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文檔簡介
1、本文采用基于第一性原理的密度泛函理論研究了H2分子在Li3N(010)表面的吸附、LiH在Mg(NH2)2(001)表面反應(yīng)的反應(yīng)機理、Li-Mg-N-H系絡(luò)合物的成鍵特性與熱力學性能,為開發(fā)高性能儲氫材料的進一步實驗研究提供理論指導,主要研究結(jié)論如下:
1、H2分子Li3N(010)表面的吸附的研究表明,對于表層終止于Li原子和N原子的A-Li3N(010)面,最穩(wěn)定的吸附位置是H2分子初始位置在N-N橋位的吸附方式,吸
2、附能為4.967eV,穩(wěn)定吸附后H2分子的兩個H原子完全解離,并分別趨于兩個N原子上方,形成兩個NH基,屬于強解離式化學吸附;H2分子初始位置在Li-Li-N-N穴位、N頂位和Li-N橋位的吸附方式的吸附能分別為4.842eV,3.701 eV,3.105 eV,均屬于較強的解離式化學吸附,而H2分子初始位置在Li頂位和Li-Li橋位的吸附卻為物理吸附。對于表層僅終止于Li原子的B-Li3N(010)面,最穩(wěn)定的吸附位為H2分子的初始位
3、置在B-Li3N(010)面的Li-Li橋位的吸附,其吸附能為1.172 eV,吸附后兩個H原子分別趨于兩個Li-Li-Li-Li穴位并發(fā)生解離,形成兩個Li-H鍵,為較強的解離式化學吸附;而H2分子的初始位置在Li項位和Li-Li-Li-Li穴位的吸附卻為物理吸附。A-Li3N(010)面的主要儲氫方式是形成NH基和NH2基,而B-Li3N(010)面的主要儲氫方式是形成Li-H。
2、LiH在Mg(NH2)2(001)
4、表面反應(yīng)的研究表明:Mg(NH2)2(001)面具有一定金屬性;單位個LiH與Mg(NH2)2(001)面作用形成穩(wěn)定的Mg(NH2)2(001)/LiH系統(tǒng)的形成焓為-6.253 eV,表明形成的Mg(NH2)2(001)/LiH系統(tǒng)更穩(wěn)定;而從Mg(NH2)2(001)/LiH系統(tǒng)脫附出單位個H2分子的脫附能2.762 eV,這可能是導致放氫溫度較高的原因;整個反應(yīng)過程Mg-N鍵主要體現(xiàn)為離子性,H-N鍵主要體現(xiàn)為共價性,Li-N鍵
5、很弱;反應(yīng)過程電子轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在LiH分子與N2原子之間。Mg(NH2)2(001)面和LiH相互作用過程中電子從Mg(NH2)2(001)面最高占有軌道流向LiH最低空軌道比從LiH最高占有軌道流向Mg(NH2)2(001)面最低空軌道容易。
3、Li-Mg-N-H系絡(luò)合物的成鍵特性與熱力學性能的研究表明,Mg(NH2)2和LiH的熱力學穩(wěn)定性分別比LiNH2和MgH2好,但Mg(NH2)2中N-H鍵弱于LiNH2中的N
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