第一性原理研究替換和摻雜對(duì)子儲(chǔ)氫材料(Mg2NiH4、NaAlH4)性質(zhì)的影響.pdf

1、本文運(yùn)用第一性原理方法，在比較有潛力的Mg2NiH4和NaAlH4儲(chǔ)氫材料的基礎(chǔ)上，研究替換和摻雜對(duì)其儲(chǔ)氫性質(zhì)的影響。本文的主要研究成果如下所示:
　　 1、稀土元素Yb和堿土元素Ca、Sr部分替換Mg2NiH4中Mg元素的第一性原理研究，計(jì)算了替換后三種氫化物MMgNiH4(M=Yb、Ca、Sr)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、電子性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)。我們采用脫氫能來判斷稀土元素Yb和堿土元素Ca、Sr對(duì)于氫化物中氫的穩(wěn)定性的影響，結(jié)果顯示Yb的穩(wěn)

2、定作用較Ca、Sr的小。研究過程中，分別計(jì)算了兩種不同分解路徑的焓值和分解溫度，計(jì)算結(jié)果顯示在一定分解溫度下的分解路徑為:MMgNiH4→MH2+1/2MgNi2+1/2Mg+H2(M=Yb、Ca、Sr)。綜合分析脫氫能、分解焓和分解溫度等性質(zhì)后，發(fā)現(xiàn)含有稀土元素Yb的YbMgNiH4氫化物的脫氫性質(zhì)好于含有堿土元素Ca、Sr的CaMgNiH4和SrMgNiH4氫化物。
　　 2、摻雜La元素對(duì)于NaAlH4儲(chǔ)氫材料性質(zhì)影響的第

3、一性原理研究，計(jì)算了La摻雜NaAlH4(001)面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、電子性質(zhì)和脫氫性質(zhì)。我們通過結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)La摻雜NaAlH4(001)面結(jié)構(gòu)中形成了LaAl4H18復(fù)合體;鍵長(zhǎng)和電子性質(zhì)的分析結(jié)果表明脫氫過程中容易形成實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的鑭鋁化合物;同時(shí)結(jié)果還表明摻雜La后形成的La-H和La-Al之間的相互作用減弱了Al-H相互作用。此外，計(jì)算得到純NaAlH4(001)面的脫氫能為:H1位3.8754eV、H2位3.8751 eV、H3位3

4、.9430 eV、H4位3.9432 eV，這些數(shù)值比La摻雜的NaAlH4(001)面中的最大脫氫能(H11位2.8476 eV)值大，進(jìn)一步說明La的摻雜有利于氫從NaAlH4體系中脫附。
　　 3、摻雜TiB2團(tuán)簇對(duì)于NaAlH4儲(chǔ)氫材料性質(zhì)影響的第一性原理研究，計(jì)算了TiB2團(tuán)簇?fù)诫s的NaAlH4(101)面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、電子性質(zhì)和脫氫性質(zhì)。結(jié)構(gòu)分析指出摻雜TiB2團(tuán)簇后的NaAlH4(101)面形成了TiB2-Al3H1