30027.缺陷對libh4nh3結(jié)構(gòu)和儲氫性能的影響

1、中圖分類號：064UDC：540訝I￡解■剛罵(砷密級：學校代碼：碩士學位論文(學歷碩士)公開10094缺陷對LiBH4NH3結(jié)構(gòu)和儲氫性能的影響TheInfluenceofDefectontheStructureandHydrogenStoragePropertyofLiBH4‘NH3作者姓名：指導教師：學科專業(yè)：研究方向：論文開題日期：張佩思孟令鵬教授鄭世鈞教授物理化學計算量子化學2012年11月16日h字尢乒D0●摘要氫是宇宙中最

2、豐富的元素，它的燃燒產(chǎn)物清潔無污染，因此氫能作為一種綠色清潔能源而備受關(guān)注。氫氣的存儲是氫能應用過程中遇到的最大困難，儲氫技術(shù)的改進可有效解決氫氣的存儲問題。近年來，人們發(fā)現(xiàn)了一種新型的BNH儲氫材料M(BH4)mnNH3(M=metal)，它具有高質(zhì)量儲氫密度和良好的脫氫性能，是最有發(fā)展前途的儲氫材料之一。本文以LiBI14NH3為研究對象，采用VASP軟件包，基于廣義梯度近N(GGA)的密度泛函理論，采用投影綴加波(PAW)并以平面

3、波為基函數(shù)來處理原子核及內(nèi)層電子與價電子之間的相互作用，電子交換相關(guān)能選用PW91函數(shù)描述。首先研究分析了LiBH4NH3原胞的結(jié)構(gòu)、H原子解離能及電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，然后分別用Mg、AI、Zn原子取代LiBH4NH3中的Li原子，研究了取代、取代空位缺陷、取代弗倫克爾缺陷三種情況對LiBH4NH3釋氫性能的影響。本論文的研究內(nèi)容主要分為三部分(即第三章到第五章)：第一部分，通過對LiBH4NH3的晶體結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)BH和NH之間存在強烈地

4、相互作用。Bader電荷表明Li與[BH4]單元之間主要是離子鍵，[NH3]基團幾乎為中性。對H原子解離能的計算、QTAIM分析及態(tài)密度的分析，進一步確定了BH和NH間相互作用類型以及鍵的強弱。同時，體系中LiN之間存在一定的弱相互作用，在脫氫過程中可有效抑制氨氣的釋放。因此，減弱BH、NH原子間相互作用和加強金屬原子與N原子IN(MN)相互作用是這類儲氫材料放氫的關(guān)鍵。第二部分，用輕金屬原子Mg、A1分別取代LiBI14NH3中一個L

5、i原子，分別研究了取代、取代空位缺陷以及取代弗倫克爾缺陷三種情況對LiBH4NH3晶體結(jié)構(gòu)以及原子間成鍵作用的影響。對于Mg、A1取代而言，Mg取代比Al取代更容易發(fā)生，且Mg取代使得BH和NH間相互作用減弱的更為明顯，MgN間相互作用強于AIN間的相互作用，因此Mg取代可以更好地改善LiBH4NH3的脫氫性能。取代和空位缺陷同時存在時，兩者具有協(xié)同促進作用，BH和NH間的相互作用減弱，Metal(Mg、AI)N原子之間的相互作用加強，