收藏本站
《郑州大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

轻金属LiAlH_4,LiBH_4储放氢第一性原理研究

崔向前  
【摘要】: 鉴于化石能源危机和环境污染,寻求安全,经济清洁的能源的需求日益凸显。氢由于其环境友好,可再生等优点受到人们的重视。在氢能源的利用过程中,氢的储存是急需解决的关键问题之一。基于轻金属元素的结构材料是实现高密度储氢的理想材料之一。LiAlH4由于其较高的理论储氢值(10.5%),有希望作为氢的储存形式之一,但该材料形成的氢化物,其释放氢的温度较高,储氢时形成氢化物的过程也较慢,储氢释氢过程中动力学势垒较高。本文试图通过理论计算研究氢化物材料释氢过程中体系的结构及能量的变化,以及动力学势垒,揭示释氢过程中结构的变化及势垒产生的原因,为降低这些材料的释氢温度提供一些理论依据。 首先结合实验给出了氢化物LiAlH4材料的晶体结构,其晶胞含有LiAlH4四个单元,Li成平行四边形结构,空间群为P21/c。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理方法,对LiAlH4解吸附氢原子进行了详细的计算,希望对释氢的原子过程有全面仔细的了解,试图理解该氢化物释氢困难的原因。首先我们构建了LiAlH4模型并对晶格常数进行计算,结果与实验值符合较好(实验值:a=4.83 A,b=7.80 A, c=7.90 A;理论计算值:a=4.84 A, b=7.82 A, c=7.93 A)。计算的态密度表明带隙宽度为大约4.9eV。然后从LiAlH4体系逐步解离H原子,我们计算了离掉十个H的情形,计算出了每一次解离一个氢原子的结合能以及相应的晶格参数。计算表明随着H原子的逐步解离,氢的结合能的变化在-2.49eV—2.94 eV之间,但解离第一个H原子时,其结合能较低为-3.52 eV。在解离氢的过程中晶格常数发生变化,主要表现在晶胞体积减小,从最初的259.14 A3减小到解离第十个氢时的236.88 A3。在解离过程中,Li的平行四边形结构逐步被破坏,同时伴随Al的凝聚现象,并且在解离至第六个H原子时,在晶体内部剩余的其中一个H原子可从一个Al-H基团自发扩散到另一个Al-H基团上。 同时,我们也计算了LiBH4体系作为对比,发现在释放氢的过程中同样出现凝聚现象。并且,态密度具有和LiAlH4相似的结构,这进一步说明了之前报道的AMH4具有相同的结构。在这两个体系中Li通过某一个H原子作用,把AlH4,BH4基团连接在一起。在研究释放H原子的过程中发现。H原子比较容易从不同的AlH4, BH4基团上释放。这表明,物质在变化过程中总是保持一定的对称性,而使体系处于较低能量状态。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李娜;陈宁;李福燊;李阳;赵海雷;;BaBO_3系列透氧材料最优成份规律的理论研究[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2011年09期
2 张蕾;邢怀中;黄燕;张会媛;王基庆;;Si掺杂对缺陷诱导的GaN磁性的影响[J];红外与毫米波学报;2011年03期
3 戴冬梅;鲁冰;刘园园;高洪涛;;N,Cd-TiO_2光催化活性的实验与理论研究[J];中山大学学报(自然科学版);2011年04期
4 崔冬萌;贾锐;谢泉;赵珂杰;;Ru_2Si_3在应力作用下的第一性原理研究[J];发光学报;2011年09期
5 雷哲锋;王发展;赵超;陈霞;王博;;锯齿型ZnO单壁纳米管电子结构的第一性原理研究[J];人工晶体学报;2011年04期
6 梁伟华;王秀丽;丁学成;褚立志;邓泽超;郭建新;傅广生;王英龙;;镍间隙掺杂硅纳米线电子结构的研究[J];功能材料;2011年07期
7 袁娣;罗华锋;黄多辉;王藩侯;;Zn,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究[J];物理学报;2011年07期
8 王超英;杜作娟;黄小忠;段曦东;李明愉;;BeO电子结构的第一性原理研究[J];材料导报;2011年10期
9 安博;;BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究[J];科学技术与工程;2011年20期
10 陈玉红;杜瑞;张致龙;王伟超;张材荣;康龙;罗永春;;H_2分子在Li_3N(110)表面吸附的第一性原理研究[J];物理学报;2011年08期
11 张学军;柳清菊;邓曙光;陈娟;高攀;;Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO_2微观结构和性能的影响[J];物理学报;2011年08期
12 程志梅;王新强;王风;鲁丽娅;刘高斌;段壮芬;聂招秀;;三元化合物ZnCrS_2电子结构和半金属铁磁性的第一性原理研究[J];物理学报;2011年09期
13 殷春浩;朱姗姗;张永伟;李富强;赵强;刘海顺;;掺杂铁系元素对TiO_2电子结构和光催化性能的影响[J];人工晶体学报;2011年03期
14 黄埔;童国平;;含苯巯基分子电子输运性质的研究[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2011年03期
15 梁伟华;王秀丽;褚立志;丁学成;邓泽超;王英龙;;Cu掺杂硅量子点的电子结构和光学性质[J];人工晶体学报;2011年04期
16 柯福顺;付相宇;段国玉;吴松;王松有;陈良尧;贾瑜;;CrO共掺杂对GaN电子结构和光学性质的影响[J];红外与毫米波学报;2011年03期
17 闫万珺;周士芸;谢泉;桂放;张春红;郭笑天;;Co掺杂β-FeSi_2电子结构及光学性质的第一性原理研究[J];光学学报;2011年06期
18 余本海;刘墨林;陈东;;第一性原理研究Mg_2Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质[J];物理学报;2011年08期
19 赵佩;陈有为;郑继明;郭平;;水分子吸附对(4,4)单壁碳纳米管电子输运性质的影响[J];西北大学学报(自然科学版);2011年03期
20 李明标;张天羡;史力斌;;氮掺杂(11■0)ZnO薄膜磁性质研究[J];物理学报;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 欧阳楚英;施思齐;王兆翔;李泓;黄学杰;陈立泉;;Cr掺杂的LiFePO_4正极材料:第一性原理研究和蒙特卡罗模拟[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
2 潘红亮;王月花;;铁酸铋光学特性的第一性原理研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
3 胡春丽;章永凡;李俊篯;;GaN(0001)表面吸附O_2的第一性原理研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
4 曾凡林;孙毅;;PVDF单链拉伸的第一性原理模拟[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
5 陈军;;加载条件下复杂结构材料的动力学行为的第一性原理研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
6 王学业;罗本华;;第一性原理研究Bi掺杂六方相SrMnO_3的结构、电子和磁性质[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
7 孙弘;张翼;潘梓城;;轻元素超硬材料的第一性原理计算研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
8 杨磊;方源达;宋丹丹;刘临利;郑全超;;稀土金属掺杂ZnO磁学和光学性质的第一性原理研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
9 章永凡;邢伯蕾;秦改萍;李俊篯;;氧分子在VC(001)面解离过程的第一性原理研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
10 盖艳琴;姚斌;范希武;;表面水吸附对p型ZnO电学性质影响的第一性原理研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 崔凤山 记者 姜雪松;市自然科学技术成果奖揭晓[N];哈尔滨日报;2009年
2 陈丹;普通材料可“拉伸”成新型磁性铁电体[N];科技日报;2010年
3 记者 李大庆 通讯员 贾宝余;我科学家提出元素碳的一种新结构[N];科技日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢禹;简单金属元素及其金属间化合物高压物理性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2010年
2 陈伟;过渡金属氮化物和硼化物的第一性原理研究[D];浙江大学;2010年
3 饶建平;金属Nb及其空位与H的相互作用的第一性原理研究[D];南昌大学;2011年
4 姚强;若干新材料相稳定性及力学性能的第一性原理研究[D];上海交通大学;2008年
5 赵广辉;层状类钙钛矿结构有机—无机杂合物电子结构的第一性原理研究[D];武汉理工大学;2012年
6 陈默涵;基于局域轨道的第一性原理软件发展[D];中国科学技术大学;2012年
7 温斌;催化法制备纳米金刚石和新金刚石的研究[D];大连理工大学;2006年
8 顾晓;金团簇,纳米管与杯芳烃分子晶体的理论研究[D];复旦大学;2007年
9 岳锌;原子与富勒烯笼的相互作用的第一性原理研究[D];大连理工大学;2007年
10 张月胜;若干分子磁体及磁性强关联体系的第一性原理研究[D];华中科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐曼;掺杂LaAlO_3电子结构和光学性质的第一性原理研究[D];河北师范大学;2010年
2 温梦仙;多铁BiFeO_3及其掺杂的第一性原理研究[D];河北大学;2009年
3 吴晓;高压下AlH_3相变的第一性原理研究[D];华东师范大学;2010年
4 刘小村;8-羟基喹啉铝及其衍生物的第一性原理研究[D];山东建筑大学;2011年
5 何开华;典型半导体材料的第一性原理研究[D];四川师范大学;2005年
6 李河;ZnO电子结构与基本属性的第一性原理研究[D];武汉理工大学;2010年
7 刘长明;双钙钛结构材料Ba_2FeReO_6的第一性原理研究[D];浙江大学;2011年
8 周德志;N型ZnO高温电极制备及NaCo_2O_4第一性原理分析[D];广东工业大学;2011年
9 崔向前;轻金属LiAlH_4,LiBH_4储放氢第一性原理研究[D];郑州大学;2010年
10 张健敏;掺氢AlN及ZnO基稀磁半导体材料的第一性原理研究[D];福建师范大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978