Mg基贮氢合金电子结构及贮氢性能的研究

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本论文研究了Mg基贮氢合金的电子结构及贮氢性能。在理论计算方面,采用第一原理平面波赝势方法,对Mg<,2>Ni及其氢化物LT(loW temper-ature phase)相、HT(high temperature phase)相-Mg<,2>NiH<,4>电子结构进行研究,对其成键特征进行了分析,并对LT、HT-Mg<,2>NiH<,4>的电子结构差异进行了比较;利用同样的方法研究了La<,2>MgNi<,9>及LaMg<,2>Ni<,9>电子结构,并对La<,2>MgNi<,9>及LaMg<,2>Ni<,9>的性能差异提供了微观解释。在实验方面,通过Ar气保护下的高频感应熔炼方法,制备了La<,l+x>Mg<,2-x>Ni<,9>(x=0,0.5,1.0,1.5)系列合金,研究了不同La、Mg含量对合金的相组成及其贮氢和电化学性能的影响。 在LT、HT-Mg<,2>NiH<,4>中,Ni原子轨道H原子轨道在成键区存在较强的s-P-d杂化作用,因而造成了Mg<,2>NiH<,4>放氢动力学性能差。可把Ni与周围的四个氢原子视为NiH<,4>单元,Mg与NiH<,4>单元的作用存在一定的离子性。在LT→HT的转变中,Mg与NiH<,4>之间的离子作用减弱,电子在其之间受到的束缚减弱,使得在高温相中电子更具有离域性,LT-Mg<,2>NiH<,4>显示为半导体,而HT-Mg<,2>NiH<,4>则为导体。 在La<,2>MgNi<,9>中,根据La取代LaMg<,2>Ni<,9>中Mg位置的不同,建立了分散及近邻模型。在分散取代下,系统具有更低的能量,其生成热也相对对更小,说明La原子对Mg原子的取代更趋于分散取代。La<,2>MgNi<,9>中的La-Ni及La-Mg相互作用相对LaMg<,2>Ni<,9>有减弱,H原子更易于进入它们间的间隙,储氢量也相应增加。这也使La<,2>MgNi<,9>的吸氢量大于LaMg<,2>Ni<,9>的吸氢量得到解释。利用高频熔炼方法制备了La<,1+x>Mg<,2-x>Ni<,9>(x=0,O0.,1.0,1.5)系列合金,对其进行了XRD分析和储氢容量及电化学性能测定。实验结果表明:随着La含量增大,合金中LaNi<,5>和(La,Mg)Ni<,3>相转变为LaNi<,3>相,且Mg<,2>Ni相出现,晶胞体积也增大,合金的储氢容量和电化学性能提高;当x=1.5时,Mg<,2>Ni相消失,合金的储氢性能有所下降。La<,2>MgNi<,9>合金具有较好的储氢容量及电化学容量。
其他文献
本文发展了Voigt结构中的椭圆偏振光泵浦-探测光谱及其理论。推导出一个描述吸收量子拍光谱的公式。这种光谱是观察半导体及其量子结构中电子自旋相干弛豫动力学的一种很好的