LiNH2储氢材料中间隙H与掺杂原子交互作用对其释氢性能影响机理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,研究了LiNH₂缺陷及其掺杂原子交互作用对其释氢影响.通过对其进行优化求得它们的局域最稳定结构并计算了含间隙H原子缺陷的LiNH₂及其掺杂合金的结合能、间隙缺陷形成能、态密度和电荷布居.结果表明: 系统结合能不能反映LiNH₂及其掺杂合金的释氢性质;平衡时,LiNH₂中有一定的间隙氢原子存在,Mg,Ti掺杂使形成能大大降低,大大增大了间隙氢的浓度. 间隙H原子在带隙引入了缺陷能级使带隙大大减小,提高释氢能力.间隙H原子导致[NH₂]^-中N-H原子间相互作用减弱,容易释氢.间隙H与[NH₂]^-中N存在共价作用,可以解释LiNH₂释氢反应中NH₃的放出.当存在掺杂时,N-H键的键强不均衡,部分较弱,部分较强,较弱的N-H键中H容易放出. 关键词： 储氢材料 第一性原理 缺陷 释氢机理     

基于密度泛函理论解读不同高密度储氢材料释氢能力

采用基于密度泛函理论的第一原理平面波赝势方法,研究了MgH₂, LiBH₄,LiNH₂,NaAlH₄几种高密度储氢材料及其合金的释氢及影响机理.结果表明:高密储氢材料MgH₂,LiBH₄,LiNH₂,NaAlH₄都比较稳定,释氢温度都很高,合金化可以降低它们的稳定性,但系统稳定性不是决定高密度储氢材料释氢性质的关键因素;带隙的宽窄基本可以表征储氢材料成键的强弱,能隙越宽,键断开越难,释氢温度就越高;LiNH₂价带顶成键峰主要由Li—N成键贡献,N—H键构成较低的峰,使得LiNH₂储氢材料的带隙虽很窄释氢温度却较高,且放氢过程中有氨气放出;合金化使得几种高密度储氢材料的带隙变窄,费米能级进入导带,从而使它们的释氢性能大大改善;电荷布居分析发现LiBH₄中B—H键最强,LiNH₂中H—N键最弱,因此LiNH₂中H相对容易放出.合金化后,各储氢材料中X—H键强度都有所降低,且LiMgNH₂中N—H键强度最低,因此从降低释氢温度角度,发展LiNH₂储氢材料最为有利. 关键词： 储氢材料 第一原理 释氢能力     

金属元素替代对Li4BN3H10储氢材料释氢影响机理的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法研究了金属元素替代对Li₄BN₃H₁₀ 释氢的影响机理.计算给出了结合能、电子态密度、密集数, 分析了结构的稳定性和原子间的成键情况.结果表明: 晶体的结合能与(LiM)₄BN₃H₁₀(M=Ni,Ti,Al,Mg)释氢性能没有直接的关联.带隙的宽窄和带隙中是否存在杂质能级是决定(LiM)< 关键词： LiBNH系储氢材料 第一性原理 元素替代 释氢机理