NH3与BeH2反应机理的密度泛函理论研究

金属-N-H体系储氢材料在放氢反应过程中往往伴随着NH_3的释放,且NH_3会对材料的储放氢性能产生重要影响.采用密度泛函理论当中的杂化密度泛函(B3LYP)方法,6-311G(d,p)基组水平上对NH_3与BeH_2的微观反应机理进行了理论计算分析,对得到的中间体和过渡态进行频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析,以判断中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.使用QCISD方法在6-311G(d,p)基组水平对各驻点的单点能进行计算,给出能量信息.计算结果表明:BeH_2与NH_3主要以摩尔比为1:2进行反应,分两步氢取代过程,生成产物Be(NH_2)_2和2H_2.反应所释放的H_2中两个H原子分别来源于BeH_2和NH_3,反应的关键是脱氢,主要在于克服N—H键断裂所需能量.相比较而言从NH_3中脱氢比从—NH_2中脱氢较易.     

NH3与MH（M=Li,Na）反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了NH₃与MH（M=Li,Na）的放氢反应机理.在6-311G（2d.2p）基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行了全几何参数优化.频率分析和内禀反应坐标（IRC）计算证实了中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.计算结果表明,NH₂与MH（M=Li,Na）的反应均为单通道的氢取代反应,反应生成LiNH₂（NaNH₂）与H₂.     

MLi2H3(M=Na,K)与NH3反应的密度泛函理论研究

采用杂化密度泛函方法,对MLi₂H₃(M=Na, K)团簇与NH₃的反应机理进行计算分析,对反应中各驻点几何构型进行优化,经频率分析和内禀反应坐标计算以确证各驻点的正确性和连接关系.经单点能校正计算,给出反应相关的能量信息.结果表明：引入Na和K原子后,反应物LOMO轨道有大幅度的向Na、K原子处的转移. KLi₂H₃有较小的能隙和电离势及较高的费米能,有较高反应活性. Na、K元素的引入,能破坏反应物的稳定性,降低反应能垒.     

NH3分子在LiH(100)表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了NH3分子在LiH(100)晶面的表面吸附情况. 通过研究LiH(100) /NH3体系的吸附位置、吸附能和电子结构,发现NH3分子在Li3N (100)晶面主要是化学吸附,初始位置为NH3分子中N-H键在Li顶位时失去一个H原子,并在LiH(110)面形成NH2基,其吸附能为0.511 eV,属于强化学吸附,吸附作用最强. 此时NH2基与附近H原子和Li原子之间为离子键作用,NH2基中N—H键为共价键;NH3分子中另一个H原子与LiH表面的一个H原子形成一个H2分子逸出表面. H2分子中H-Ｈ键为明显的共价键.     

NH_3与MgH_2反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了NH_3与MgH_2的放氢反应机理,在6-311G(d,p)基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行了全几何参数优化.频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.计算结果表明:反应分两步单通道的氢取代过程,且反应过程相类似,反应生成Mg(NH_2)_2和2H_2.两步氢取代反应所释放的H_2中两个H原子分别来源于NH_3和MgH_2.反应脱氢的关键在于克服N—H键断裂所需能量.     

NH3分子在LiH（100）表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了NH₃分子在LiH（100）晶面的表面吸附情况.通过研究LiH（100）/NH₃体系的吸附位置、吸附能和电子结构,发现NH₃分子在LiH（100）晶面主要是化学吸附,初始位置为NH₃分子中N-H键在Li顶住时失去一个H原子,并在LiH（100）面形成NH₂基,其吸附能为0.511 eV,属于强化学吸附,吸附作用最强.此时NH₂基与附近H原子和Li原子之间为离子键作用,NH₂基中N—H键为共价键;NH₃分子中另一个H原子与LiH表面的一个H原子形成一个H₂分子逸出表面.H₂分子中H-H键为明显的共价键.     

Mg(NH2)2与LiH放氢反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究Mg(NH2)2与LiH放氢反应机理,在6-311G(d,p)基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行全几何参数优化,频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算证实中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.计算结果表明,反应分三个阶段,包括第一步氢取代反应,第二步氢取代反应和脱氢后的异构化反应.反应有两条途径,其中第二步对位氢取代反应所对应通道为主反应通道.反应释放的H2中两个氢原子分别来源于Mg(NH2)2和LiH.     

NH3与MH(M=Li,Na)反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了NH3与MH(M=Li,Na)的放氢反应机理,在6-311G(2d,2p)基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行了全几何参数优化,频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体和过渡态的正确性和相互连接关系。计算结果表明,NH3与MH(M=Li,Na)的反应均为单通道的氢取代反应,反应生成LiNH2(NaNH2)与H2。     

(LiH)_n(n=1～5)团簇与NH_3反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中杂化密度泛函B3LYP/6-311G(d,p)方法,对(LiH)_n(n=1～5)团簇结构进行计算,得到最稳定构型,并计算分析其与NH_3的反应机理.对各反应的中间体和过渡态进行频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算,以验证反应的正确性.用QCISD/6-311G(d,p)方法计算各驻点的单点能,得到能量信息.结果表明:各反应所释放H_2中的两个氢原子分别来源于NH_3和(LiH)_n(n=1～5)团簇.弱化N-H键的作用有利于反应能垒的降低,是反应脱氢的关键.LiH团簇尺寸变化对反应能垒没有太大影响.     

氧化钙和氯氧化钇为助烧剂对碳化硅陶瓷性能的影响

采用YOCl/CaO为助烧剂常压烧结制备SiC陶瓷,研究助烧剂的配比及烧结温度对陶瓷的显微结构、热学性能及介电性能的影响.结果表明:在高温烧结过程中YOCl及CaO会与SiC发生置换还原反应,生成部分含钇化合物,对比各样品的热膨胀系数发现,在1800 ℃下烧结的YOCl/CaO=4:5的样品与常压烧结制备的纯SiC热膨胀系数α=4.0×10 -6相接近,而其它样品热膨胀系数与单晶硅的热膨胀系数α=2.62×10 -6较为接近,有望成为较好的封装材料.