氫相關(guān)缺陷和金屬摻雜對(duì)LiNH2儲(chǔ)氫材料釋氫影響機(jī)理研究.pdf

1、Li-N-H系儲(chǔ)氫材料具有儲(chǔ)氫量大、質(zhì)量輕、價(jià)格低以及資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，該系儲(chǔ)氫材料吸引了許多研究者的興趣。然而，較高的釋氫溫度以及相對(duì)較慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)等缺點(diǎn)限制了Li-N-H系儲(chǔ)氫材料的實(shí)際應(yīng)用。本文采用密度泛函理論的第一性原理的贗勢(shì)平面波的方法，研究了LiNH2缺陷及其摻雜原子交互作用對(duì)其釋氫影響。明確缺陷Li-N-H系儲(chǔ)氫材料的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于提高儲(chǔ)氫材料的性能，研制釋氫溫度較低的儲(chǔ)氫材料提供理論基礎(chǔ)，對(duì)Li-N-H系儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)

2、和優(yōu)化具有重要意義。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)結(jié)合能不能反映LiNH2缺陷及其摻雜合金的釋氫性質(zhì)。在含間隙氫的LiNH2缺陷中，系統(tǒng)平衡時(shí)，LiNH2中有一定的間隙氫原子存在，Mg、Ti摻雜使形成能大大降低，大大增大了間隙氫的濃度。間隙H原子在帶隙引入了缺陷能級(jí)使帶隙大大減小，提高釋氫能力。間隙H原子導(dǎo)致[NH2]-中N-H原子間相互作用減弱，容易釋氫。間隙H與[NH2]-中N存在共價(jià)作用，可以解釋LiNH2釋氫反應(yīng)中NH3的放出。

3、當(dāng)存在摻雜時(shí)，N-H鍵的鍵強(qiáng)不均衡，部分較弱，部分較強(qiáng)，較弱的N-H鍵中H容易放出。
　　 在含空位缺陷和弗倫克爾缺陷的LiNH2中，形成能結(jié)果表明在LiNH2中弗倫克爾缺陷比空位容易形成。Mg、Ti摻雜使形成能大大降低，可見(jiàn)Mg、Ti摻雜大大增大了缺陷形成的可能性。Mg摻雜后體系比未摻雜形成弗倫克爾缺陷較難，間隙氫的濃度也有所降低。Ti摻雜后弗倫克爾缺陷比未摻雜更容易形成，間隙氫的濃度也大大增加。空位使近鄰氮?dú)湓拥碾娮犹幱谳^

4、高的能態(tài)，導(dǎo)致N-H鍵容易斷開(kāi)，從而使氫容易放出。Mg、Ti摻雜使含空位的LiNH2帶隙明顯變窄，提高了釋氫能力?？瘴辉趽诫sLiNH2中的作用與純LiNH2中相同。弗倫克爾缺陷周圍影響最小，因此它應(yīng)該最容易產(chǎn)生。Mg、Ti摻雜使含弗倫克爾缺陷的LiMgNH2和LiTiNH2的帶隙明顯變窄，提高了LiNH2的釋氫性能。弗倫克爾缺陷使LiMgNH2和LiTiNH2最低能級(jí)發(fā)生分裂，即使電子占據(jù)較高能帶，對(duì)釋氫有利。空位的存在使其近鄰的H容易