Mg基貯氫合金電子結(jié)構及貯氫性能的研究.pdf

1、本論文研究了Mg基貯氫合金的電子結(jié)構及貯氫性能。在理論計算方面，采用第一原理平面波贗勢方法，對Mg<,2>Ni及其氫化物LT(loW temper-ature phase)相、HT(high temperature phase)相-Mg<,2>NiH<,4>電子結(jié)構進行研究，對其成鍵特征進行了分析，并對LT、HT-Mg<,2>NiH<,4>的電子結(jié)構差異進行了比較；利用同樣的方法研究了La<,2>MgNi<,9>及LaMg<,2>Ni<

2、,9>電子結(jié)構，并對La<,2>MgNi<,9>及LaMg<,2>Ni<,9>的性能差異提供了微觀解釋。在實驗方面，通過Ar氣保護下的高頻感應熔煉方法，制備了La<,l+x>Mg<,2-x>Ni<,9>(x=0，0.5，1.0，1.5)系列合金，研究了不同La、Mg含量對合金的相組成及其貯氫和電化學性能的影響。 在LT、HT-Mg<,2>NiH<,4>中，Ni原子軌道H原子軌道在成鍵區(qū)存在較強的s-P-d雜化作用，因而造成了M

3、g<,2>NiH<,4>放氫動力學性能差。可把Ni與周圍的四個氫原子視為NiH<,4>單元，Mg與NiH<,4>單元的作用存在一定的離子性。在LT→HT的轉(zhuǎn)變中，Mg與NiH<,4>之間的離子作用減弱，電子在其之間受到的束縛減弱，使得在高溫相中電子更具有離域性，LT-Mg<,2>NiH<,4>顯示為半導體，而HT-Mg<,2>NiH<,4>則為導體。 在La<,2>MgNi<,9>中，根據(jù)La取代LaMg<,2>Ni<,9>中M

4、g位置的不同，建立了分散及近鄰模型。在分散取代下，系統(tǒng)具有更低的能量，其生成熱也相對對更小，說明La原子對Mg原子的取代更趨于分散取代。La<,2>MgNi<,9>中的La-Ni及La-Mg相互作用相對LaMg<,2>Ni<,9>有減弱，H原子更易于進入它們間的間隙，儲氫量也相應增加。這也使La<,2>MgNi<,9>的吸氫量大于LaMg<,2>Ni<,9>的吸氫量得到解釋。利用高頻熔煉方法制備了La<,1+x>Mg<,2-x>Ni<,