輕金屬儲(chǔ)氫材料的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的理論研究.pdf

1、對(duì)清潔能源的大量需求引起了對(duì)新型儲(chǔ)能材料的注意，而固態(tài)儲(chǔ)氫已被認(rèn)為是最有效的方法之一。為了提高這些材料的性能，就必須理解它們的基礎(chǔ)性質(zhì)，尤其是晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì)等。本課題應(yīng)用從頭計(jì)算方法，計(jì)算研究了Li-N-H，Li-Mg-N-H，γ-AlH3等輕金屬儲(chǔ)氫體系。
　　 (1)應(yīng)用從頭計(jì)算方法研究了儲(chǔ)氫材料Li2NH和LiNH2的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。通過(guò)Mulliken分布和晶體軌道分布分析得出Li和N之間的具有較強(qiáng)的離子性

2、，N和H之間有較強(qiáng)的共價(jià)性，LiNH2中N-H之間的共價(jià)性較Li2NH中的N-H之間的共價(jià)性弱。態(tài)密度分析Li2NH和LiNH2的價(jià)帶都是主要由H的s軌道和N的sp軌道貢獻(xiàn)。在Li2NH價(jià)帶部分有一個(gè)小的帶隙存在，而在LiNH2價(jià)帶部分有兩個(gè)小的帶隙存在。
　　 (2)應(yīng)用從頭計(jì)算方法研究了儲(chǔ)氫材料α-Li2Mg(NH)2和β-Li2Mg(NH)2兩種構(gòu)型的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電子性質(zhì)。計(jì)算優(yōu)化得到的晶胞參數(shù)和N-H鍵長(zhǎng)符合實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)

3、。通過(guò)Murnaghan狀態(tài)方程得到了體積模量和零壓力下的能量，計(jì)算結(jié)果表明α-Li2Mg(NH)2為基態(tài)構(gòu)型。通過(guò)Mulliken分布分析說(shuō)明α構(gòu)型的N-Li/Mg的離子特性和N-H間的交互作用都弱于β構(gòu)型。態(tài)密度分析結(jié)果表明，價(jià)帶軌道主要由N原子的s軌道和p軌道占據(jù)，并與H原子的s軌道雜化。
　　 (3)應(yīng)用密度泛函理論方法研究γ-AlH3的晶體結(jié)構(gòu)，電子性質(zhì)和彈性性質(zhì)。計(jì)算優(yōu)化得到原子坐標(biāo)，鍵長(zhǎng)，鍵角與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值相符。通過(guò)