金屬氫化物R3ZnH5(R=K,Rb,Cs)的儲(chǔ)氫性能及共摻雜對(duì)NaBH4的影響-第一性原理計(jì)算.pdf

1、本文主要應(yīng)用第一性原理的方法對(duì)幾種金屬氫化物的儲(chǔ)氫性能以及摻雜對(duì)于儲(chǔ)氫體系的影響進(jìn)行研究。所有的計(jì)算研究都采用VASP軟件包，交換關(guān)聯(lián)函數(shù)都采用廣義梯度近似。
　　 我們首先研究了金屬氫化物R3ZnH5(R=K，Rb，Cs)系列體系的儲(chǔ)氫性能，分別從結(jié)構(gòu)性質(zhì)、電子性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)等方面進(jìn)行深入地分析和討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種體系都表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)，在[ZnH4]2-結(jié)構(gòu)中Zn和H原子之間都有很強(qiáng)的共價(jià)鍵作用，而在[ZnH4]2-結(jié)構(gòu)

2、和R原子之間有一定的離子鍵作用。形成焓的計(jì)算表明R3ZnH5體系的結(jié)構(gòu)在298K下都是熱力學(xué)穩(wěn)定的。隨著R原子半徑的增加，R3ZnH5體系的穩(wěn)定性逐漸降低。另外，我們還研究了R3ZnH5體系的脫氫分解路徑，一種是直接分解成元素單質(zhì)，另一種是R3ZnH5分解成RH氫化物。計(jì)算結(jié)果表明從熱力學(xué)角度考慮第一種反應(yīng)比第二種反應(yīng)更容易發(fā)生。接下來我們?cè)O(shè)計(jì)將Ti和F共摻雜在NaBH4體系中，研究摻雜對(duì)體系儲(chǔ)氫性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻雜過程中Ti會(huì)取代

3、Na原子，而F原子更容易替換[BH4]基團(tuán)中離Ti較遠(yuǎn)的H原子。在研究過程中我們也著重比較了Ti、F共摻雜與Ti單獨(dú)摻雜對(duì)NaBH4體系的影響變化。結(jié)果表明，一方面，Ti、F共摻雜更容易削弱B-H鍵的強(qiáng)度，從而使氫更容易解吸;另一方面，Ti、F共摻雜比Ti單獨(dú)摻雜得到的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。而隨著共摻雜中F含量的增大，對(duì)NaBH4儲(chǔ)氫性能的影響也有一些改變。另外，我們還研究了摻雜后的NaBH4體系的脫氫反應(yīng)路徑，發(fā)現(xiàn)Ti、F共摻雜后的體系分解后更