三元金屬氫化物Mg(BH4)2高壓相變的第一性原理研究.pdf

1、金屬硼氫化物因具有高質(zhì)量的儲氫密度，在一定條件下容易吸收和釋放出氫，適合應(yīng)用在燃料電池和儲氫材料.因其價(jià)格低廉、質(zhì)量較輕等優(yōu)勢，被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的儲氫材料之一.在眾多金屬硼氫化物中，因Mg(BH4)2含氫質(zhì)量比為14.8wt％而受到廣泛關(guān)注.
　　三元金屬氫化物Mg(BH4)2的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)已經(jīng)有大量的研究，但該物質(zhì)在高壓下的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的報(bào)道卻很少.本文基于密度泛函理論的第一性原理中贗勢平面波方法，對金屬氫化物Mg(BH4)

2、2性質(zhì)進(jìn)行細(xì)致的分析研究，尋找加壓前后結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化.通過對密立根布居分析的研究找到原子間電荷的轉(zhuǎn)移和成鍵行為.
　　計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到0.64GPa時(shí)，Mg(BH4)2發(fā)生結(jié)構(gòu)相變生成新相β-Mg(BH4)2，其空間群為I41/amd，該結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的聲子譜，該相變?yōu)橐患壪嘧?分析電子態(tài)密度結(jié)果表明，α-Mg(BH4)2和β-Mg(BH4)2都是寬帶隙的絕緣體，B原子和H原子的軌道電子在價(jià)帶中有雜化現(xiàn)象，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵.

3、密立根布居分析結(jié)果表明，α-Mg(BH4)2和β-Mg(BH4)2結(jié)構(gòu)中Mg2+和[BH4]-基團(tuán)存在離子相互作用.當(dāng)壓力從0 GPa增加到0.64 GPa，雖然B-H原子間鍵長變化不明顯，但是B原子的s和p電子態(tài)與H原子的s電子態(tài)的雜化增強(qiáng)，使得高壓相β-Mg(BH4)2結(jié)構(gòu)的BOPSB-H大于常壓相的值.因此，高壓相B和H原子之間具有更強(qiáng)的共價(jià)特征，H原子更難解離.光學(xué)性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，在壓強(qiáng)的作用下α-Mg(BH4)2的光學(xué)性質(zhì)變化