Mg_2B_n(n=4～9)团簇结构与性质的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-31G*的基组水平上对Mg2Bn(n=4～9)团簇的各种可能的几何构型进行优化,得到了Mg2Bn(n=4～9)团簇的最稳定结构,并对其几何结构、振动光谱、电离能、能隙、电荷布局、成键特性等性质进行了计算.结果表明:Mg2Bn(n=4～9)团簇中大部分B原子为负电性且总是处在团簇的中心,Mg原子总是处在端位上并显正电性;随着n的增大,团簇最稳定结构逐渐由平面结构向立体结构转变;n=4、8时的结构相对较稳定.     

(Ca3N2)n(n=1-4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(Ca3N2)n(n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明,(Ca3N2)n(n=1-4)团簇最稳定构型中N原子为3-5配位,Ca-N键长为0.231-0.251 mm,Ca-Ca键长为0.295-0.358 nm;N原子的自然电荷在-1.553 e--2.241 e之间,Ca原子的自然电荷在1.035e-1.445e之间,Ca和N原子间相互作用呈现较强的离子性,Ca3N2和(Ca3N2)3团簇有相对较高的动力学稳定性.     

混合稀土对A2B7型储氢合金结构和电化学性能的影响

采用感应熔炼方法制备了A₂B₇型La_0.83-0.5x（Pr_0.1Nd_0.1Sm_0.1Gd_0.2）_xMg_0.17Ni_3.1Co_0.3Al_0.1（x=0~1.66）储氢合金,并在He+Ar气氛和 1 173 K下进行退火处理。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学方法,研究了混合稀土（Pr,Nd,Sm,Gd）替代La元素对合金物相结构和电化学性能的影响。合金相结构分析表明,混合稀土含量对合金组成和相结构有重要的影响,随混合稀土含量x的增加,合金中主相A₂B₇型（2H-Ce₂Ni₇型+3R-Gd₂Co₇型）相丰度逐渐增多,其中2H-Ce₂Ni₇型相丰度先增多后减少,3R-Gd₂Co₇型相丰度则逐渐增加,主相晶胞参数随x增加而减小。电化学结果表明,随混合稀土含量增加,放氢平台压逐渐升高,合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈先增大后减小的规律,其中x=0.4合金电极具有最高的电化学放电容量（389.8 mAh·g^-1）和最佳的循环寿命（S₁₀₀=91.30%）;合金电极的高倍率放电性能（HRD）则随x的增加获得显著提高。适量的混合稀土替代量可显著改善合金电极的综合电化学性能。     

H2分子在LaFeO3表面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算表面能确定LaFeO₃(010)表面为最稳定的吸附表面,研究了H₂分子在LaFeO₃(010)表面的吸附性质。LaFeO₃(010)表面存在LaO和FeO₂两种终止表面,但吸附主要发生在FeO₂终止表面,由于LaFeO₃(010)表面弛豫的影响,使得凹凸不平的表面层增加了表面原子与H原子的接触面积,表面晶胞的纵向体积增加约2.5%,有利于H原子向晶体内扩散。研究发现,H₂分子在LaFeO₃(010)表面主要存在3种化学吸附方式:第一种吸附发生在O-O桥位,2个H原子分别吸附在2个O原子上,形成2个-OH基,这是最佳吸附位置,此时H原子与表面O原子的作用主要是H1s与O2p轨道杂化作用的结果,H-O之间为典型的共价键。H₂分子的解离能垒为1.542 eV,说明表面需要一定的热条件,H₂分子才会发生解离吸附;第二种吸附发生在Fe-O桥位,1个H原子吸附在O原子上形成1个-OH基,另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键;第三种吸附发生在O顶位,2个H原子吸附在同一个O原子上,形成H₂O分子,此时H₂O分子与表面形成物理吸附,H₂O分子逃离表面后容易形成氧空位。此外,H₂分子在LaFeO₃(010)表面还可以发生物理吸附。     

片状纳米NiO的制备及其电化学电容性能

电化学电容器又名超级电容器，是近年来出现的一种新型储能器件，已起了人们的广泛关注。本工作采用改良沉淀法制备了Ni（OH）2粉末，并通过热处理得到纳米NiO材料，研究了其电化学电容性能。实验所制备的纳米NiO比容量值高达1081F／g。     

La2-xMgNi9-5x (x=0～1.0)贮氢合金的晶体结构与电化学性能研究

系统研究了La2-xMgNi9-5x (x=0～1.0)合金的晶体结构与电化学性能. XRD及Rietveld全谱拟合方法分析表明, x=1.0时合金由单一相的LaMgNi4相组成, 其余合金均由LaMgNi4与 (La, Mg)Ni3相组成. 随x的减小, 合金中LaMgNi4相丰度递减, x=0.5时合金中主相变为PuNi3型 (La,Mg)Ni3. 在LaMgNi4相中, Mg占据4c位置, 而在(La, Mg)Ni3相中Mg占据6c位置. 电化学实验表明, 合金氢化物电极放电容量随x的减小而增加, 由x=1.0时的170 mAh*g-1增加至x=0.0时的392 mAh*g-1.     

过化学计量比La(NiMnFe)6.0贮氢合金的晶体结构和电化学性能

详细研究了无Co过化学计量比合金LaNi(4.75-x)FexMn1.25及LaNi4.75Mn(1.25-x)Fex(x=0.2～0.7)在1000℃168 h固溶及均匀化退火条件下合金的相结构及电化学性能.X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)表明,La(NiMnFe)6.0退火合金由过化学计量比CaCu5型结构吸氢主相和含Ni-Fe-Mn三元组分少量的第二相组成.当Fe元素替代合金中的Ni时,合金晶胞体积增大,主相的化学计量比及Mn的固溶度有所增加.而当Fe元素替代合金中的Mn时,合金的晶胞体积减小,主相的化学计量比减小.电化学测试表明,Fe替代合金中的Ni时合金电极的放电容量较低但循环稳定性好;Fe替代Mn时合金电极放电容量较高但循环稳定性差.分析原因可能是由于两系列合金中Mn原子哑铃对数量上的差别所引起的,并基于B端双原子哑铃占位模型分析了合金B端组成和结构对合金电极性能的影响,提出了改善合金综合电化学性能的方法.     

稀土氧化镱对La-Mg-Ni系A2B7型储氢合金电极性能的影响

研究了分别添加纳米和微米级稀土氧化物Yb2O3(%,质量分数)后对La-Mg-Ni系A2B7型储氢合金电极电化学性能的影响。研究结果表明,添加Yb2O3能有效抑制合金电极表面La(OH)3和Mg(OH)2析出,随Yb2O3含量增加,La-Mg-Ni系A2B7型储氢合金电极的循环稳定性提高,但电极放电容量有所降低,电极动力学反应极化增加;Yb2O3粉末颗粒尺寸和团聚状态对合金电极性能影响比较明显,添加纳米级/微米级Yb2O3后均降低了合金电极放电容量,其中微米级Yb2O3对合金电极循环稳定性的改善效果更为明显。合金电极的循环稳定性与其放电过程的截止电位(-0.8～-0.6 V,相对Hg/HgO电极)有关,随截止电位减小,合金腐蚀倾向增加,电极循环寿命变差;Yb2O3在截止电位区间发生的电化学氧化-还原反应与储氢合金电极循环稳定性关系密切。     

铁对快凝稀土系贮氢合金AB5.6微观结构和电化学性能的影响

采用单辊快甩凝固技术制备了过化学计量比稀土系贮氢合金La(NiMn)5.6-xFex (x=0～0.5),研究了Fe及快淬速度对合金电极性能及微观结构的影响. 结果表明,过化学计量比快淬合金的相结构均为过饱和CaCu5单相,且随Fe的增多,合金晶胞体积基本呈线性增加,放电平台压力值递减,合金电极的放电容量增大且电极循环稳定性得到有效提高;当x≥0.4时,合金最大放电容量为341 mAh·g-1,经200次循环后电极容量保持率大于96.2%,1C和2C放电时的HRD分别为88%～89.8%和62%～70%. 不同淬速条件下合金凝固组织形貌和晶态存在明显差别,淬速对合金的电极性能有明显影响;当x=0.3,淬速为10 m·s-1时,合金电极有良好的综合电化学性能.     

LaNi5-xMx高温氢化的歧化行为

采用Ｘ射线衍射、差热分析及电化学方法，研究了吸氢合金ＬａＮｉ５－ｘ－Ｍｘ（Ｍ＝Ｍｎ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ）在高温氢化反应时的歧化行为及其反应产物的电化学性能。ＬａＮｉ５－ｘＭｘ在２．５ＭＰａ氢压和５５０℃以上保温一地间后可发生明显的歧化反应，并析出纳米相镍。歧化反应的程度与加热温度、时间、第三组元Ｍ及合金的生成焓关系密切。电化学交换电流密度测定表明，经歧化反应得到的含纳米相镍的复相组织与原始合金