Zr(0001)表面氢吸附机理的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,采用平面波赝势方法,研究了H₂分子在Zr(0001)晶面的表面吸附。通过研究Zr(0001)/H₂体系的吸附能、稳定吸附构型和电子结构,阐明了Zr(0001)表面吸氢反应的微观机制。结果表明：H₂分子在Zr(0001)表面的最稳定吸附位为面心立方(fcc)位,其吸附能为0.899eV,解离的H原子最终稳定吸附在Zr(0001)表面的穴(hollow)位和面心立方(fcc)位。被吸附H原子与Zr(0001)表面间出现了大量的电荷转移,同时,H原子的1s轨道和Zr原子的5s、4d轨道出现杂化,表明H₂分子解离吸附后H原子与表层Zr原子间同时存在离子键和共价键。此外,研究了覆盖度对吸附能的影响,吸附能随覆盖度的增大而增大,当覆盖度达到4/5ML时,氢分子解离后有一半的氢原子吸附到Zr(0001)的亚表面。     

CdO电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函理论(Density Functional Theory)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了岩盐、氯化铯以及纤锌矿构型CdO的体相结构、电子结构和能量等属性.利用精确计算的能带结构和态密度,从理论上分析了CdO材料基态属性及其化学和电学特性,理论结果与实验结果相符合,这为CdO光电材料的设计与大规模应用提供了理论依据.同时,计算结果也为精确监测和控制这一类氧化物材料的生长过程提供了可能性.     

RuB2结构与硬度的第一性原理研究（英文）

采用第一性原理方法研究了RuB2六方结构和四方结构的晶体结构、弹性模量和电子结构。通过理论计算发现这两种结构的晶格参数和晶胞体积与实验值比较吻合,说明计算结果合理可信。计算的弹性模量显示这两种RuB2结构表现出优异的力学性能,通过电子结构的计算发现在Ru与B原子之间主要是以Ru的4d和B2p电子轨道上的电子杂化并形成了Ru-B共价键。在基态下RuB2主要以四方结构稳定存在。     

FeTi1.3（Mn）y合金的贮氢性能及其吸放氢机理研究

系统研究了ＦｅＴｉ１．３（Ｍｎ）ｙ（ｙ＝０，０．０１３，０．０２６，０．０２９，０．０５２）合金的贮氢性能。研究结果表明，在ＦｅＴｉ１．３合金中添加少量的富Ｃｅ混合稀土Ｍｍ可以显著改善合金铁活化性能，使未经任何活化处理的合金在室温下经较短孕育的期就能吸放氢。这主要是因为，在合金中分别以β－Ｔｉ和颗粒夹杂形式存在的过量的Ｔｉ和少量的Ｍｎ在氢化过程中首先与氢反应，伴随着的晶格膨胀导致合金中出现大量的显     

Li-Al-N-H系络合物贮氢反应的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,计算Li-Al-N-H系络合物贮氢反应中各个化合物的晶胞参数、电子结构、生成焓和贮氢反应的反应焓.结果表明:Li3AlN2的Li-N、Al-N键主要为离子键,LiNH2的N-H键主要为共价键,Li-N键主要为离子键;298 K时贮氢反应的反应焓计算值分别为-23.7和-55.3 kJ/mol,与实验值均符合得较好;反应中各固态、气态物质的晶胞的结构优化后的晶格常数、键长与键角等与相应的实验值均符合较好.     

应用第一性原理研究置氢α钛晶体的电子结构和性能

基于第一性原理方法和α钛晶体计算模型,计算了α钛置氢后的能带结构、电子能态密度、价电荷密度和电荷聚居数的变化情况。结果表明:置氢不仅改变了α钛晶体能带结构的对称性,而且氢原子的离子化使能带结构发生了畸变;随着置氢量的增加,氢原子的s轨道与其临近的α钛原子的p轨道和d轨道杂化,形成钛氢共价键;氢原子周围的电荷密度发生了显著变化,形成了区域共有电子区;与氢原子越近电荷转移程度越大,则α钛原子正电性越强,并且在相同区域内α钛原子的电荷转移情况相同,使得α钛原子间相互排斥作用加强,从整体上降低了α钛原子间结合力。     

RuB2结构与硬度的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了RuB2六方结构和四方结构的晶体结构、弹性模量和电子结构.通过理论计算发现这两种结构的晶格参数和晶胞体积与实验值比较吻合,说明计算结果合理可信.计算的弹性模量显示这两种RuB2结构表现出优异的力学性能,通过电子结构的计算发现在Ru与B原子之间主要是以Ru的4d和B2p电子轨道上的电子杂化并形成了Ru-B共价键.在基态下RuB2主要以四方结构稳定存在.     

RENi5及其氢化物电子结构与吸氢性能的相关性研究

利用电荷自洽离散变分Ｘα（ＳＣＣ－ＤＶ－Ｘα）方法计算了ＲＥＮｉ５（ＲＥ＝Ｌａ,Ｃｅ,Ｐｒ,Ｎｄ）及其氢化物的电子结构,分析了电子结构对吸氢性能的影响。结果表明：ＲＥＮｉ５氢化物的稳定性与氢原子的电荷转移密切相关,进入Ｈ１ｓ轨道的电荷增大,将会降低其稳定性;Ｎｉ３ｄ轨道不与氢原子作用,而与ＲＥ４ｆ轨道有较强的成键作用,但这种作用在吸氢后被明显减弱;ＲＥＮｉ５平台氢压随着相应氢化物Ｆｅｒｍｉ能级的提     

RhZr相结构稳定性和电子结构性质的第一性原理研究

用第一性原理计算研究RhZr两种晶体结构的结构稳定性和电子结构性质。采用基于第一性原理的平面波赝势法,分别用局域密度近似和广义梯度近似法,对晶体原子的结构进行优化,并分别对正交晶系RhZr和立方晶系RhZr的基态性质,如晶格参数、能态密度、形成能以及形成焓等进行计算。计算结果表明：正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更容易生成,而且生成的正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更稳定。能态密度计算结果表明：立方晶系RhZr比正交晶系RhZr稳定,是因为在立方晶系RhZr中不仅存在Rh？Zr还存在Rh？Rh或者Zr？Zr之间的相互作用键。由态密度分析还可看出,在费米面附近Rh的4d轨道与Zr的4d轨道存在较强的轨道杂化。     

TiN(111)/DLC界面粘附功和电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,采用平面波赝势方法,研究了 TiN(111)/DLC界面的粘附功和电子结构,阐明了 TiN过渡层改善金属基体和DLC薄膜结合性能的内在机理.根据TiN(111)面不同的表面终端(Ti终端和N终端)和界面原子配位类型(顶位、中心位和孔穴位),构建和计算了 6种可能的TiN(111)/DL...     

LaNi5的电子结构

采用总体能量平面波赝势方法, 并结合超软赝势技术, 计算了金属La、 Ni及合金LaNi5的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居值. 根据计算结果, 分析了La、 Ni和LaNi5的电子结构. 结果表明: 形成合金后费米面能量位置漂移, 介于Ni和La的费米面之间, 费米面上主要是Ni 3d电子; 费米面附近导带的电子结构变化较大; 合金中La和Ni间存在电子转移, 形成了弱的La-Ni键, 且带部分离子性; 与纯金属相比, 形成合金后La的稳定性增强, 而Ni的稳定性减弱. 计算了LaNi5的理论生成热, 结果能较好地符合实验值.     

镧基储氢材料氢化物LaNi5Hx的第一性原理

从密度泛函理论为基础的第一性原理出发,运用全势能线性缀加平面波方法,对LaNi5Hx(x=3,4,5)进行了建模研究,经过优化得到稳定的晶体结构,从理论上验证其存在性,并计算给出了它们的电子密度以及状态密度图。结果表明:在几种模型中,H原子最终稳定地排布在基平面(12n位)和中间面(6m位)上,并且趋向晶胞的同一侧;随着H原子的增多,晶胞参数a值(0.527 3~0.5 310 nm)增大相对较小,而c值(0.407 5~0.416 5nm)有较大的增加,与实验结果一致;并且La与Ni的相互作用进一步减弱。     

LaNi5-H体系计算机模拟

采用CASTEP软件,应用总能赝势方法对LaNi5与氢相互作用体系进行了模拟计算.计算中设置赝势为超软赝势,对交换关联能项采用广义梯度近似(GGA),对电子采用自旋极化处理.每个体系均采用完全的结构优化来计算平衡时的体系总能量.计算结果表明,氢原子在钯晶格中最有利位置是八面体间隙位,空位反而不利于氢原子占据.LaNi5H中氢原子在LaNi5晶格中最有利的位置是由2La2Ni组成的四面体间隙位.     

LaNi5基合金电极性能与其电子结构的相关性

利用电荷自洽离散变分Xα(SCC DV Xα)方法计算了LaNi4 M (M =Ni,Cu ,Mn ,Al)及其氢化物的电子结构 ,分析了电子结构对吸氢性能的影响。结果表明 :LaNi4 M氢化物的稳定性与氢原子的电荷转移密切相关 ,进入H1s轨道的电荷增大 ,将会降低其稳定性 ;LaNi4 M的循环寿命与合金中La的 4f和Ni(1)的 4p轨道间的成键强度有关 ,杂化成键越强 ,相应的循环寿命越长 ;Ni(3)的 3d轨道也与La的 4f轨道有成键作用 ,但这种作用在吸氢后被减弱     

LaNi5中贮氢间隙位的电子结构分析

根据密度泛函理论，采用总体能量计算方法，以扩展平面波函数为基集，并结合超软赝势技术，计算了LaNi，及其5种不同贮氢间隙位的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居电荷。根据计算结果，分析了LaNi，及LaNi5H的电子结构及氢化物形成前后电子结构的变化，讨论了M-H键的特征，初步探讨了各贮氢间隙位的稳定性及氢原子更倾向占据的间隙位。     

LaNi5最大储氢量的晶体结构分析

在对LaNi5晶体结构进行分析之后，认为一个晶胞是由3个十二面体，9个八面体，6个六面体和36个四面体所组成。四面体间隙太小，不能储存氢原子。这样，一个晶胞内可以储存18个氢原子，氢原子与金属原子比为H／M=1。LaNi5最大储氢量为1．379％。     

Investigation Of Stability And Hydrogen Storage Properties Of LaNi5-XMx（M=Al, Mn) Alloys

通过对LaNi5-xAlx和LaNi5-xMnx两个合金系的晶胞参数、热力学性能、吸氢量、平衡氢压等储氢性能进行对比和分析，建立了LaNi5-xMx(M=Al，Mn)合金系中的x与平台压力以及温度间的对应关系，探讨了晶格常数和晶胞体积及合金稳定性的变化对合金系储氢性能的影响．结果表明，与LaNi5-xAlx相比较，LaNi5-xMnx合金的晶胞体积较大，使其平衡氢压降得更低；随x的增加，LaNi5-xMnx合金晶胞体积膨胀的各向异性程度(即晶轴比变化)较小，且合金稳定性的变化较小，随z增加吸氢量衰减不明显．     

铝合金化对LaNi5-xAlx电子结构的影响

在全电子水平上,基于广义梯度近似密度泛函和全势能线性缀加平面波方法,计算了不同Al含量LaNi5-xAlx(x＝0,0.5,1.0)的晶体结构、能带结构、状态密度等特征.对LaNi5的计算表明:GGA Perdew96的计算结果可信,自旋极化对优化结构和能量的影响不明显;对LaNi4Al的研究表明Al原子最可能取代3g位的Ni原子;对LaNi4 5Al0.5的优化结构与实验结果一致.随着Al含量的升高,晶胞能量、费米面能量升高,如从LaNi5,LaN45Al05到LaNi4Al,费米面能量从-10.591、-10.134 eV升高到-9.441 eV,而Ef上的态密度和材料对应的低温比热容则急剧下降,态密度从11.81、8.86急剧降低到1.61 eV/f.u..并计算给出了LaNi4.5Al0.5的能带结构、状态密度图.     

LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的循环储氢性能研究

通过真空感应熔炼法制备了LaNi5-xAlx (x=0, 0.25, 0.75, 1.2)储氢合金,并对其微观结构、力学性能、循环吸放氢性能及抗粉化性能进行了研究。结果表明,Al元素的加入能够明显改善合金晶体结构稳定性和储氢容量稳定性;随着Al含量的增加,合金的抗粉化性能呈现先减弱后增强的趋势;合金的力学性能和储氢容量共同影响着其抗粉化性能,其中力学性能是最主要的影响因素;在普通高纯氢气氛下,LaNi5-xAlx (x=0~1.2)合金的容量衰减主要是由于材料自身原因造成,很可能是发生了歧化反应     

LaNi5+x%TiMn1.19合金的贮氢性能

研究了LaNi5 x％TiMn1．19(质量百分比,下同)(x=5,10,15,25)合金的贮氢性能,研究结果表明：由于TiMn1．19合金的加入,有效地降低了贮氢材料的平台压力,当TiMn1.19的含量为15％左右时,室温下合金的平台压力近于0．1MPa,适于作为负极贮氢材料使用。