LiNH-,2-基本物性及解氫性能理論機(jī)制研究.pdf

1、LiNH2由于儲(chǔ)氫量大、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕等而被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)氫材料之一。然而LiNH2體系吸放氫溫度高以及吸放氫速率相對(duì)緩慢限制了其實(shí)際應(yīng)用。為改善LiNH2較差吸放氫的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)性能，人們?cè)趯?shí)驗(yàn)方面作了大量改性研究，并取得了一定學(xué)術(shù)成果，而在放氫性能的理論機(jī)制方面研究卻較少。為致力將LiNH2發(fā)展為實(shí)際應(yīng)用的儲(chǔ)氫材料，本論文選取LiNH2作為研究對(duì)象，依托LiNH2改性的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果為背景，建立置換固溶熱、合金形成熱、H

2、原子解離能等微觀物理量與合金體系相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、解氫性能等宏觀性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)第一性原理的計(jì)算方法獲得LiNH2的微觀物理特征量及各種電子結(jié)構(gòu)信息，在研究LiNH2基本物理性質(zhì)與解氫特性的基礎(chǔ)上，以Mg、Al、Ti、Nb原子置換LiNH2體系中的Li來(lái)考查合金化效應(yīng)對(duì)體系解氫性能的影響，基于電子機(jī)制的分析，從理論上探討LiNH2體系放氫的催化機(jī)理。
　　 計(jì)算了LiNH2的平衡晶格常數(shù)、合金形成熱、電子態(tài)密度(DOS)、電子密

3、度與H原子解離能，發(fā)現(xiàn)體系平衡晶格常數(shù)、合金形成熱與他人計(jì)算值、實(shí)驗(yàn)值符合得較好：LiNH2合金形成熱為負(fù)值，其負(fù)合金形成熱值較大，LiNH2解氫較困難；LiNH2合金體系中，Li-NH鍵主要是以離子鍵存在，N-H鍵主要是以共價(jià)鍵形式存在，N-H強(qiáng)烈的成鍵作用是LiNH2解氫困難的主要原因之一；LiNH2和LiH的混合物體系比Li2NH和LiH的混合物體系解氫容易。
　　 計(jì)算了Mg、Al、Ti、Nb置換LiNH2體系中Li的合

4、金化體系的置換固溶熱、合金形成熱、H原子解離能、電子態(tài)密度(DOS)與電子密度，分析發(fā)現(xiàn)合金化元素X(X=Mg、Ti、Nb)在LiNH2體系中少量置換固溶時(shí)，Nb置換需要的能量最大，Al置換需要的能量最小，置換難易的程度依次為Nb，Ti，Mg，Al；與合金化前相比較，LiNH2合金化后體系的負(fù)合金形成熱減少，表明體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，合金化增強(qiáng)了體系的解氫能力；合金化后，體系合金形成熱絕對(duì)值減少依次是Nb，Ti，Mg，Al，表明X(X=M