Li-Mg-N-H系絡(luò)合物儲氫機理的第一性原理研究.pdf

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