金属氟化物改善MgH2体系解氢性能的机制

• 作者: 刘金水 周惦武 徐少华 陈根余
• 来源期刊: 稀有金属材料与工程
• 学科: 化学
• 关键词: MgH2 密度泛函理论 解氢性能 机制
• 年，卷（期）: 2010,（6）
• 所属期刊栏目: 材料科学
• 页码范围: 969-974
• 分类号: O613.41|O614.22
• 字数: 3971字
• 语种: 中文

摘要

采用基于密度泛函理论的Dmol4.1程序包,通过计算替换Mg、形成Mg空位、体系移走H原子所需能量及电子结构的改变,对金属氟化物改善MgH2体系解氢性能的机制进行探讨.结果发现:形成Mg空位所需能量明显高于Fe、Ti、Zr、V、Ni、Nb、Cr、Cu替代Mg所需能量,与形成Mg空位相比,低温下替代Mg更利于MgH2体系解氢:NiF2、NbF5、ZrF4作为催化剂利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果一致:NiF2、NbF5、ZrF4金属氟化物改善MgH2体系解氢性能主要在于NiF2中的Ni、NbH中的Nb、ZrH2中的Zr分别替代MgH2中的Mg,加速了化学反应:NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4、2NbF5+5MgH2=5MgF2+2NbH+4H2、ZrF4+2MgH2=2MgF2+ZrH2向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变生成了Mg2NiH4、NbH和ZrH2等氢化物.电子态密度的进一步分析结果发现:Ni、Nb、Zr替代MgH2体系中的Mg,使超胞中心原子与其周围第1、2近邻H原子组成的八面体区域,成键的总电子数在费米能级以下按Ni、Ti、Zr的替代顺序增多,表明对应MgH2体系的结构稳定性按Ni、Ti、Zr的替代顺序增强,而解氢按Ni、Ti、Zr的替代顺序在下降,较好解释了NiF2、NbF5、ZrF4利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果的一致性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈根余	湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室	113	886	15.0	25.0
2	周惦武	湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室	95	882	17.0	26.0
3	刘金水	湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室	77	789	16.0	25.0
4	徐少华	湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室	21	175	7.0	13.0