FULL-ELECTRON CALCULATION OF α-LaNi5H0.5 and β-LaNi5H3

在全电子水平上,基于广义梯度近似密度泛函和全势线性缀加平面波方法,计算出了LaNi5储氢合金固溶相α-LaNi5H0.5与中间相β-LaNi5H3的晶体结构、态密度和电荷密度等特征.在α相区域中,通过对5种不同间隙位置的能量计算得到12n位最稳定;点阵常数a随着H原子增多而增大,而c基本为一常数.在α→β相区域中,a值随着H原子的增多进一步增大,而c值增大相对较小.计算值与实验结果一致.     

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。     

LaNi5（111）表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,对贮氢合金LaNi5及LaNi5(111)表面的电子结构进行计算,对H原子在LaNi5(111)表面吸附模型进行构型优化.结果表明:LaNi5(111)表面驰豫结构La原子向外凸出,Ni原子向里收缩,凹凸不平的表面层增加表面原子与H原子的接触面积,表面层的有效体积约增大2.3%,有利于H原子向块体内扩散;表面层有净余的0.5个电子,有利于表面层上的电子转移到H原子上;H2分子解离成两个H原子后在LaNi5(111)表面的平衡稳定结构与氢化物LaNi5H7晶体相同位置的结构极为相似;阐述H2分子在LaNi5(111)表面的解离吸附机理,其反应活化能约为0.27 ev.     

LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相的密度泛函研究

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波方法（FLAPW）,研究LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相α-LaNi4.5Al0.5H0.5和α-LaNi4.5Al0.5H1.0中H原子的占位、态密度和电子密度,分析了H原子的加入对固溶体电子结构和稳定性的影响。结果表明：从能量角度计算得到α-LaNi4.5Al0.5H0.5中H原子最可能占据靠近Al的6m位,α-LaNi4.5Al0.5H1.0中的两个H原子最可能占据6m和4h＊位;随着H原子的增加,晶胞主要沿着c轴方向膨胀;Al和Ni,H之间的相互作用是合金含氢固溶体保持稳定的主要因素;态密度图中低能量区域的态密度越大固溶体越稳定;如果EF处于带隙的底部,则体系较稳定。计算结果与已有的实验结果非常一致。     

H2在Mo(001)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理的密度泛函理论(DFT)计算了H2分子在Mo(001)表面的吸附,得到了吸附构型的各种参数,并且计算了H2分子在Mo(001)表面3个位置(顶位,桥位,穴位)吸附后的能量,结果表明在穴位吸附能最高。分析了H原子与Mo原子最临近距离dH-Mo与H2分子的键长在吸附前后的变化;通过对H2分子及在Mo(001)表面吸附的态密度图的分析,最后得出吸附主要原因是由于H2分子的1s轨道与Mo的4d轨道发生相互作用。     

Mg_3N_2团簇吸附H的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311G*基组水平上对Mg_3N_2H_m(m=1~4)和(Mg_3N_2)_nH_m(n=2~4,m=1~2)团簇的可能几何结构进行优化,预测了其最稳定结构,并对最稳定结构的电子结构,成键特性,电荷分布,振动特性及稳定性等进行分析。结果表明:当团簇吸附H原子少于N原子数目时,一般形成-NH基;随着团簇吸附H原子数目的增加,当所有N原子吸H形成-NH基后,才有-NH基吸附H原子形成-NH_2基;但并不是所有-NH基全部形成-NH_2基的饱和结构,此时部分H原子会吸附于Mg原子上形成MgH结构。H原子易吸附于凸出的、包含孤对电子的N原子上;由于孤对电子间的排斥作用,H原子的吸附位置呈相互远离趋势。团簇中N-H之间是共价键作用,而Mg-H间是离子键作用,-NH和-NH_2基在团簇中保持完整性,团簇可以很好地描述晶体的储氢行为。     

氟和氯在Mg(0001)表面吸附的密度泛函理论研究(英文)

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究低覆盖度F和C1原子在Mg(0001)表面的吸附特性,分析F和C1原子吸附在(2×2)Mg(0001)表面不同吸附位置的稳定性,讨论F和C1原子在Mg(0001)表面的吸附。计算结果表明,在低覆盖度下,洞位是最稳定吸附位;电荷布居和态密度表明,电子从Mg原子转移至吸附原子F和C1,从而形成吸附键,使Mg原子和吸附原子之间的相互作用增强,C1和Mg原子之间的相互作用弱于F和Mg原子之间的相互作用。     

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Ti N(111)/DLC界面的粘附功和电子结构,阐明了Ti N过渡层改善金属基体和DLC薄膜结合性能的内在机理。根据Ti N(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Ti N(111)/DLC界面理论构型。结果表明:当Ti N(111)以Ti原子为终端时,中心位堆垛界面(Ti-center)的粘附功最大;当Ti N以N原子为终端时,顶位堆垛界面(N-top)为最稳定的界面模型,弛豫后的粘附功为8.281J/m2。差分电荷密度、分态密度、Mulliken布居数的计算结果均表明:Ti-center界面Ti原子和C原子形成的Ti-C键包含共价性和离子性;N-top界面处C原子和N原子形成C-N共价键。相比之下,N-top模型更有可能在Ti N/DLC界面中出现。     

ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究EI北大核心CSCD

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。     

ODS钢中氧化物/铁素体界面捕氢行为的第一原理研究

通过第一原理计算系统研究了氧化物弥散强化钢(ODS钢)中H原子在氧化物析出相Y_2TiO_5和Y_2Ti_2O_7间隙的占位能;计算了H在Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面的占位能,分析发现这些H原子占位均容易固溶在电荷密度较高的间隙位置。计算也进一步揭示,在界面处Fe空位更容易形成;H原子倾向于占据Y_2Ti_2O_7/bcc-Fe界面中Fe相一侧,而He原子则容易占据氧化物一侧,这表明在ODS钢中H原子会优先被氧化物沉淀相与基体间界面所吸收。ODS钢中大量弥散析出的纳米氧化物与基体间的界面结构,客观上实现了H原子的有效分散,并能够将H团簇稳定在更细小的尺度;而且在界面H团簇长大过程中会吸收大量的H原子和空位,可能以此作为辐照离位损伤缺陷的自愈合点,从而解释了ODS钢优越的耐辐照损伤性能。同时,计算也尝试解释了H-He双粒子辐照对ODS钢辐照空洞的产生存在协同效应的实验结果。