Al 掺杂对Mg2Ni 合金的电子结构及贮氢性能的影响.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebaoAugustActaP．一Chim．Sin．2012，28(8)，1877—18841877[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201205281、^^，、^，．whxb．pku．edu．cnAI掺杂对Mg2Ni合金的电子结构及贮氢性能的影响蓝志强肖潇苏鑫陈捷狮郭进(广西大学物理科学与工程技术学院，有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室，南宁530004)摘要：采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法，计算Mg一xAINiH(x=O，0．125，0．25)合金的晶胞体积、电子态密度

2、、键序、电荷布居、生成焓，分析原子问成键和结构的稳定性，研究Al部分替代Mg对Mg~Ni合金及其氢化物的结构和储氢性能的影响．结果表明：随着AI含量的增加，MgNi合金晶胞体积减小，不利于氢原子进入合金中，导致合金的储氢容量降低．在Mg一NiH(x=0，O．125，0．25)中，Mg—H和AI—H相互作用远小于Ni-H的相互作用，随着Al含量的增加，氢化物生成焓减少以及Ni—H的相互作用减弱，氢化物的结构稳定性降低，Al部分替代Mg能有效改善MgNi合金释氢动力学性能．关键词：第一性原理：MgzNi合金；贮氢性能：电子结构：态密度中图分类号：O641EffectofDo

3、pingwithAluminiumontheElectronicStructureandHydrogenStoragePropertiesofMg2NiAlloyLANZhi-QiangXIAOXiaoSUXinCHENJie—ShiGUOJin(KeyLaboratoryofNewProcessingTechnologyforNonferrousMetalsandMaterials．MinistryofEducationCollegeofPhysicalScienceandTechnology,GuangxiUniversity,Nanning530004,PR．Ch

4、ina)Abstract：UsingplanewavepseudOpOtentialmethodsbasedondensityfunctionaItheory，theunitcellvolumes，theelectronicdensitiesofstates，thebondOrders，thechargepopulations，andtheformationenthalpiesofMg2-xAlNiH,(x=0，0．125，0．25)alloyswerecalculated．Byanalyzingatombondingandstructuralstability，the

5、effectsofpartiallysubstitutingAIforMgonthestructureandhydrogenstoragepropertyofthealloysandtheirhydrideswereinvestigated．1twasshownthattheunitcellvolumeoftheMg2NialloydecreaseswiththeincreaseofAIcontent：thedecreasedunitcelIvolumehinderstheincorporationofhydrogenatoms，thusreducingthehydro

6、genstoragecapacity．ForMg2一xANiH4(x=0，0．125，0．25)hydrides，theMg—HandAI-HinteractionsaremuchweakerthantheNi-Hinteraction．However,theNi-HinteractioniSweakenedandthehydrideenthalpyofformationdecreaseswithjncreasedAJcontent．AIthoughthestabilityofthehydridestructurejSweakened．hydrogendesorptio

7、nkinetics-fortheMg2NihydridecanbeimprovedwiththepartiaIsubstitutionofAIforMg．KeyWords：First_principIes：Mg2NiAlloy；Hydrogen—storageproperty；ElectronicstructureDensityofstate1引言石化能源的日益枯竭以及对环境的污染使得对氢氢能作为一种清洁能源受到人们的广泛关注，能的研究和开发日趋重要．氢气的储存和运输是氢Received：January28，2012：Revised：Ma