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Mg空位缺陷对MgH_2解氢性能影响的赝势平面波法研究

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材料工程 2011年第5期39卷 7-12页

作者：张健黄雅妮龙春光邵毅敏彭平周惦武长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,考察了Mg空位缺陷对MgH2体系解氢性能的影响及微观机理。结果表明:Mg空位缺陷的出现使MgH2晶胞发生收缩,晶格产生畸变,且极大地降低了体系的结构稳定性,显著提高了体系的解氢动力学;电... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,考察了Mg空位缺陷对MgH2体系解氢性能的影响及微观机理。结果表明:Mg空位缺陷的出现使MgH2晶胞发生收缩,晶格产生畸变,且极大地降低了体系的结构稳定性,显著提高了体系的解氢动力学;电子结构分析表明:Mg空位缺陷改善MgH2体系解氢性能的微观机理在于体系在费米能级以下成键电子数的减少以及费米能级附近能隙的变窄。

关键词： MgH2 空位缺陷赝势平面波解氢性能电子结构

Al掺杂对合金Mg_(1-x)Ti_x及其氢化物稳定性的影响

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物理学报 2013年第13期62卷 539-546页

作者：薛丽易林华中科技大学物理学院武汉430074

用密度泛函理论,研究了Al对合金Mg1xTix及其氢化物稳定性和电子结构的影响.通过计算不同掺杂浓度的Mg-Ti-Al合金的形成焓,发现当Al和Ti的浓度之比为1:1时,合金结构最稳定,有利于氢的可逆吸收;而掺杂体系的氢化物稳定性降低,可提高放氢性... 详细信息

用密度泛函理论,研究了Al对合金Mg1xTix及其氢化物稳定性和电子结构的影响.通过计算不同掺杂浓度的Mg-Ti-Al合金的形成焓,发现当Al和Ti的浓度之比为1:1时,合金结构最稳定,有利于氢的可逆吸收;而掺杂体系的氢化物稳定性降低,可提高放氢性能.通过对态密度,电子密度和键长的分析,表明Al改善Mg-Ti系统的放氢性能的原因是掺杂后减少了低能级区成键态的电子以及减弱了Mg-H,Ti-H原子间的相互作用.

关键词： Mg1xTixH2储氢材料赝势平面波电子结构稳定性

LiNH_2-X(X=Mg,Al,Ti,Nb)体系解氢性能的第一原理计算

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化学学报 2011年第14期69卷 1715-1720页

作者：袁江周惦武彭平侯德政湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南张家界航空工业职业技术学院张家界427000

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了LiNH2-X(X=Mg,Al,Ti,Nb)体系的晶体与电子结构及稳定性能.负合金形成热与H原子解离能的计算发现:合金化元素X在LiNH2中少量置换固溶时,体系结构稳定性发生变化,合金化增强了体系的... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了LiNH2-X(X=Mg,Al,Ti,Nb)体系的晶体与电子结构及稳定性能.负合金形成热与H原子解离能的计算发现:合金化元素X在LiNH2中少量置换固溶时,体系结构稳定性发生变化,合金化增强了体系的解氢能力,其中Nb提高LiNH2体系解氢效果最好,理论计算预测合金化提高体系解氢性能与他人结果一致.电子态密度(DOS)与电子密度分析发现:X(X=Mg,Al,Ti,Nb)合金化提高LiNH2解氢能力的主要原因是X导致LiNH2体系Fermi能级附近能隙值发生变化以及Li与NH之间的成键作用减弱.

关键词：赝势平面波 LiNH2 合金形成热电子结构

Mg-Ti-H体系晶体结构与相稳定性的第一性原理计算

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物理化学学报 2011年第12期27卷 2793-2798页

作者：杜晓明李武会黄勇吴尔冬沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159 中国科学院金属研究所沈阳110016

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了不同Ti含量的MgxTi(1-x)H2(x=0.25,0.5,0.75,0.875)体系的平衡晶格结构、总能量及稳定性.结果表明:氢原子在晶胞中的位置接近于四面体间隙位置;H―Ti原子间距小于H―Mg原子间距,表... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了不同Ti含量的MgxTi(1-x)H2(x=0.25,0.5,0.75,0.875)体系的平衡晶格结构、总能量及稳定性.结果表明:氢原子在晶胞中的位置接近于四面体间隙位置;H―Ti原子间距小于H―Mg原子间距,表明Ti较Mg具有更强的"亲氢性",Ti原子在吸引周围H原子的同时削弱了H―Mg键的强度;随Ti含量的增加,体系的稳定性和脱氢温度均降低,且MgxTi(1-x)H2体系与MgH2相比,稳定性更差,脱氢温度更低,表明Ti可降低MgxTi(1-x)H2体系的分解温度并加速其脱氢动力学过程,表现出脱氢催化活性.

关键词： MgxTi(1-x)H2 晶体结构赝势平面波稳定性

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闪锌矿结构AlSb的嵌脱锂机理

中国有色金属学报 2006年第8期16卷 1380-1387页

作者：颜剑苏玉长苏继桃卢普涛中南大学材料科学与工程学院长沙410083

利用第一原理赝势平面波计算方法研究具有闪锌矿结构AlSb的嵌脱锂机理。通过计算不同嵌锂相Lix(AlSb)(0≤x≤2)或Li2+yAl1-ySb(0≤y≤1)的形成能(ΔE),并结合相应的热力学原理便可得出当Li嵌入AlSb时的电压—比容量曲线图,由此进一步确... 详细信息

利用第一原理赝势平面波计算方法研究具有闪锌矿结构AlSb的嵌脱锂机理。通过计算不同嵌锂相Lix(AlSb)(0≤x≤2)或Li2+yAl1-ySb(0≤y≤1)的形成能(ΔE),并结合相应的热力学原理便可得出当Li嵌入AlSb时的电压—比容量曲线图,由此进一步确认了锂在嵌入AlSb的结构时,首先是占据AlSb中的间隙位置,然后随着Li嵌入量的增加,可以逐步取代AlSb中的Al位置从而形成Li3Sb相。通过分析Li嵌入AlSb前后的能带结构及态密度图可以发现,AlSb的导电性能首先随Li嵌入量的增加而增加,当Li占据AlSb全部间隙位置后达到峰值,当Li进一步替代Al时导电性能随之降低。

关键词： AlSb 闪锌矿结构第一原理赝势平面波锂离子电池

NiF2掺杂对MgH2解氢性能影响机制研究

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稀有金属 2018年第11期42卷 1193-1198页

作者：刘友成周兵刘绍忠邵阳职业技术学院汽车与智能制造学院湖南邵阳422004 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

采用第一原理赝势平面波方法,计算分析了NiF2掺杂对MgH2解氢性能的影响,合金形成热计算结果表明:F原子优先占据MgH2中的H原子位,无论F原子占H位还是占居间隙位置都能形成更为稳定的结构。F原子占据MgH2间隙位置时,H原子的解离能明显降低... 详细信息

采用第一原理赝势平面波方法,计算分析了NiF2掺杂对MgH2解氢性能的影响,合金形成热计算结果表明:F原子优先占据MgH2中的H原子位,无论F原子占H位还是占居间隙位置都能形成更为稳定的结构。F原子占据MgH2间隙位置时,H原子的解离能明显降低,说明F原子占据间隙位置时,能够改善MgH2体系的解氢性能。Ni原子置换MgH2中的Mg原子后,MgH2体系的形成热与H原子的解离能都降低,说明在MgH2体系中加入Ni原子能够改善MgH2体系的解氢性能。电子态密度,交叠聚居数结果表明:F或Ni原子掺杂后MgH2解氢能力增加,归因于MgH2体系费米能级附近的能隙变窄以及H-H原子的键长变短。合金形成热及交叠聚居数结果表明,Mg与F元素容易成键形成更为稳定的Mg F2化合物,Ni元素与MgH2形成不稳定的Mg2Ni H4化合物,从微观层面证实了NiF2的加入促进化学反应NiF2+3MgH2=Mg F2+Mg2Ni H4+H2的进行,形成更为稳定的Mg F2和不稳定的Mg2Ni H4化合物,从而改善MgH2体系的解氢性能。

关键词： NiF2掺杂 MgH2 解氢性能赝势平面波

Al、Ti掺杂对Mg_2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

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中国有色金属学报 2011年第7期21卷 1668-1674页

作者：张健黄雅妮华熳煜邵毅敏周惦武彭平长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理。结果显示:在掺杂浓度x=0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M=Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺... 详细信息

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理。结果显示:在掺杂浓度x=0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M=Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M=Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M=Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M=Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合。电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关。

关键词： Mg2Ni 储氢合金相结构稳定性赝势平面波电子结构

Ti,V,Nb掺杂MgH_2储氢体系的放氢性能及微观机理

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化学学报 2010年第20期68卷 2077-2085页

作者：张健黄雅妮毛聪龙春光邵毅敏付俊庆彭平长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,计算了过渡金属元素Ti,V,Nb掺杂MgH2储氢体系的几何构型、能量与电子结构.结果显示:Ti,V,Nb掺杂原子较Mg表现出更强的"亲氢性",掺杂原子在吸引周围H原子同时却削弱了体系中的H—Mg键强;掺杂体系... 详细信息

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,计算了过渡金属元素Ti,V,Nb掺杂MgH2储氢体系的几何构型、能量与电子结构.结果显示:Ti,V,Nb掺杂原子较Mg表现出更强的"亲氢性",掺杂原子在吸引周围H原子同时却削弱了体系中的H—Mg键强;掺杂体系相结构稳定性降低,放氢性能提高,且体系放氢能力按MgH2-Ti,MgH2-V,MgH2-Nb顺序依次增强;放氢过程中,掺杂原子与周围H原子所形成的氢化物团簇对改善体系放氢性能表现出主要的催化活性;掺杂元素改善MgH2体系放氢性能的微观机理在于掺杂体系在费米能级附近能隙的变窄、低能级区成键电子数的减少以及H—Mg间相互作用的减弱.

关键词： MgH2 赝势平面波放氢性能电子结构

MgH_2-Ti体系解氢能力的第一原理计算

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中国有色金属学报 2005年第9期15卷 1403-1410页

作者：周惦武彭平刘金水湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了不同含量的Ti固溶于镁氢化合物(MgH2)中形成(MgTi)H2,析出TiH2相形成TiH2/MgH2相界的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:对MgH2进行Ti合金化,体系相结构的稳定性变差,Ti... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了不同含量的Ti固溶于镁氢化合物(MgH2)中形成(MgTi)H2,析出TiH2相形成TiH2/MgH2相界的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:对MgH2进行Ti合金化,体系相结构的稳定性变差,Ti在MgH2中固溶以及TiH2/MgH2相界的存在均有利于MgH2解氢能力的增强。电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:合金化体系解氢能力增强的主要原因在于Mg—H之间的成键作用较弱,以及Ti诱导费米能级EF处电子密度N(EF)的增加和EF附近HOMO-LU-MO能隙ΔEH-L的变窄甚至消失。

关键词： MgH2 赝势平面波解氢能力电子结构