Al 掺杂对Mg2Ni 合金的电子结构及贮氢性能的影响

蓝志强 肖潇 苏鑫 陈捷狮 郭进

引用本文: 蓝志强, 肖潇, 苏鑫, 陈捷狮, 郭进. Al 掺杂对Mg2Ni 合金的电子结构及贮氢性能的影响[J]. 物理化学学报, 2012, 28(08): 1877-1884. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205281 shu
Citation:  LAN Zhi-Qiang, XIAO Xiao, SU Xin, CHEN Jie-Shi, GUO Jin. Effect of Doping with Aluminium on the Electronic Structure and Hydrogen Storage Properties of Mg2Ni Alloy[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(08): 1877-1884. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205281 shu

Al 掺杂对Mg2Ni 合金的电子结构及贮氢性能的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51071054, 50861003) (51071054, 50861003)

    广西科学基金重点项目(2010GXNSFD013004) (2010GXNSFD013004)

    广西大学拔尖创新团队建设计划项目资助 

摘要:

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法, 计算Mg2-xAlxNiH4 (x=0, 0.125, 0.25)合金的晶胞体积、电子态密度、键序、电荷布居、生成焓, 分析原子间成键和结构的稳定性, 研究Al 部分替代Mg 对Mg2Ni 合金及其氢化物的结构和储氢性能的影响. 结果表明: 随着Al 含量的增加, Mg2Ni 合金晶胞体积减小, 不利于氢原子进入合金中, 导致合金的储氢容量降低. 在Mg2-xAlxNiH4 (x=0, 0.125, 0.25)中, Mg-H和Al-H相互作用远小于Ni-H的相互作用, 随着Al 含量的增加, 氢化物生成焓减少以及Ni-H的相互作用减弱, 氢化物的结构稳定性降低, Al 部分替代Mg能有效改善Mg2Ni 合金释氢动力学性能.

English

    1. [1]

      (1) Grochala,W.; Edwards, P. P. Chem. Rev. 2004, 104 (3), 1283.doi: 10.1021/cr030691s

      (1) Grochala,W.; Edwards, P. P. Chem. Rev. 2004, 104 (3), 1283.doi: 10.1021/cr030691s

    2. [2]

      (2) Schlapbach, L.; Züttel, A. Nature 2001, 414, 353. doi: 10.1038/35104634(2) Schlapbach, L.; Züttel, A. Nature 2001, 414, 353. doi: 10.1038/35104634

    3. [3]

      (3) Reilly, J. J.;Wiswall, R. H. Inorg. Chem. 1968, 7, 22544.(3) Reilly, J. J.;Wiswall, R. H. Inorg. Chem. 1968, 7, 22544.

    4. [4]

      (4) Yang, H. B.; Yuan, H. T.; Ji, J. T.; Sun, H.; Zhou, Z. X.; Zhang,Y. S. J. Alloy. Compd. 2002, 330, 640. doi: 10.1016/S0925-8388(01)01535-3(4) Yang, H. B.; Yuan, H. T.; Ji, J. T.; Sun, H.; Zhou, Z. X.; Zhang,Y. S. J. Alloy. Compd. 2002, 330, 640. doi: 10.1016/S0925-8388(01)01535-3

    5. [5]

      (5) Li, Q.; Jiang, L. J.; Lin, Q.; Zhou, G. Z.; Zhan, F.; Zheng, Q.;Wei, X. Y. The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2003, 13 (4), 864. [李谦, 蒋利军, 林勤, 周国治, 詹锋, 郑强,尉秀英. 中国有色金属学报, 2003, 13 (4), 864.](5) Li, Q.; Jiang, L. J.; Lin, Q.; Zhou, G. Z.; Zhan, F.; Zheng, Q.;Wei, X. Y. The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2003, 13 (4), 864. [李谦, 蒋利军, 林勤, 周国治, 詹锋, 郑强,尉秀英. 中国有色金属学报, 2003, 13 (4), 864.]

    6. [6]

      (6) Lu, G. L.; Chen, L. S.; Hu, X. R.;Wang, L. B.; Yuan, H. T. Acta Metall. Sin. 2001, 37 (5), 459. [吕光烈, 陈林深, 胡秀荣, 王连邦, 袁华堂. 金属学报, 2001, 37 (5), 459.](6) Lu, G. L.; Chen, L. S.; Hu, X. R.;Wang, L. B.; Yuan, H. T. Acta Metall. Sin. 2001, 37 (5), 459. [吕光烈, 陈林深, 胡秀荣, 王连邦, 袁华堂. 金属学报, 2001, 37 (5), 459.]

    7. [7]

      (7) Kalisvaart,W. P.; Harrower, C. T.; Haagsma, J.; Zahiri, B.;Luber, E. J.; Ophus, C.; Poirier, E.; Fritzsche, H.; Mitlin, D. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 2091. doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.12.013(7) Kalisvaart,W. P.; Harrower, C. T.; Haagsma, J.; Zahiri, B.;Luber, E. J.; Ophus, C.; Poirier, E.; Fritzsche, H.; Mitlin, D. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 2091. doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.12.013

    8. [8]

      (8) Fan, C.; Ju, X.;Wan, C. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 8044.doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.02.117(8) Fan, C.; Ju, X.;Wan, C. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 8044.doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.02.117

    9. [9]

      (9) Garcia, G. N.; Abriata, J. P.; Sofo, J. O. Phys. Rev. B 2002, 65,064306. doi: 10.1103/PhysRevB.65.064306(9) Garcia, G. N.; Abriata, J. P.; Sofo, J. O. Phys. Rev. B 2002, 65,064306. doi: 10.1103/PhysRevB.65.064306

    10. [10]

      (10) Michiel, J. V. S.; Gilles, A. D.W.; Geert, B. Phys. Rev. B 2007,76, 75125. doi: 10.1103/PhysRevB.76.075125(10) Michiel, J. V. S.; Gilles, A. D.W.; Geert, B. Phys. Rev. B 2007,76, 75125. doi: 10.1103/PhysRevB.76.075125

    11. [11]

      (11) Jasen, P. V.; nzalez, E. A.; Brizuela, G.; Nagel, O. A.; nzález, G. A.; Juan, A. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32,4943. doi: 10.1016/j.ijhydene.2007.08.011(11) Jasen, P. V.; nzalez, E. A.; Brizuela, G.; Nagel, O. A.; nzález, G. A.; Juan, A. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32,4943. doi: 10.1016/j.ijhydene.2007.08.011

    12. [12]

      (12) Segall, M. D.; Lindan, P. J. D.; Probert, M. J.; Pickard, C. J.;Hasnip, P. J.; Clark, S. J.; Payne, M. C. J. Phys: Condes. Matter2002, 14, 2717. doi: 10.1088/0953-8984/14/11/301(12) Segall, M. D.; Lindan, P. J. D.; Probert, M. J.; Pickard, C. J.;Hasnip, P. J.; Clark, S. J.; Payne, M. C. J. Phys: Condes. Matter2002, 14, 2717. doi: 10.1088/0953-8984/14/11/301

    13. [13]

      (13) Marlo, M.; Milman, V. Phys. Rev. B 2000, 62, 2899. doi: 10.1103/PhysRevB.62.2899(13) Marlo, M.; Milman, V. Phys. Rev. B 2000, 62, 2899. doi: 10.1103/PhysRevB.62.2899

    14. [14]

      (14) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892. doi: 10.1103/PhysRevB.41.7892(14) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892. doi: 10.1103/PhysRevB.41.7892

    15. [15]

      (15) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188(15) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188

    16. [16]

      (16) Darriet, B.; Soubeyroux, J. L.; Pezat, M.; Fruchart, D. J. Less. Common Met. 1984, 103 (1), 153. doi: 10.1016/0022-5088(84)90374-6(16) Darriet, B.; Soubeyroux, J. L.; Pezat, M.; Fruchart, D. J. Less. Common Met. 1984, 103 (1), 153. doi: 10.1016/0022-5088(84)90374-6

    17. [17]

      (17) Hsu, F. K.; Hsu, C.W.; Chang, J. K.; Lin, C. K.; Lee, S. L.;Jiang. C. E. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 13247. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.09.034(17) Hsu, F. K.; Hsu, C.W.; Chang, J. K.; Lin, C. K.; Lee, S. L.;Jiang. C. E. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 13247. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.09.034

    18. [18]

      (18) Zhang, Y. H.; Ren, H. P.; Li, B.W.; Guo, S. H.; Pang, Z. G.;Wang, X. L. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 8144. doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.07.097(18) Zhang, Y. H.; Ren, H. P.; Li, B.W.; Guo, S. H.; Pang, Z. G.;Wang, X. L. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 8144. doi: 10.1016/j.ijhydene.2009.07.097

    19. [19]

      (19) Gasiorowski, A.; Iwasieczko,W.; Skoryna, D.; Drulis, H.;Jurczyk, M. J. Alloy. Compd. 2004, 364, 283. doi: 10.1016/S0925-8388(03)00544-9(19) Gasiorowski, A.; Iwasieczko,W.; Skoryna, D.; Drulis, H.;Jurczyk, M. J. Alloy. Compd. 2004, 364, 283. doi: 10.1016/S0925-8388(03)00544-9

    20. [20]

      (20) Zhou, G. D.; Duan, L. Y. Fundamentals of Structural Chemistry,4th ed.; Peking University Press: Beijing, 2007; p 51. [周公度, 段连运. 结构化学基础(第四版). 北京: 北京大学出版社,2007: 51.](20) Zhou, G. D.; Duan, L. Y. Fundamentals of Structural Chemistry,4th ed.; Peking University Press: Beijing, 2007; p 51. [周公度, 段连运. 结构化学基础(第四版). 北京: 北京大学出版社,2007: 51.]

    21. [21]

      (21) Janot, R.; Aymard, L.; Rougier, A.; Nazri, G. A.; Tarascon, J. M.J. Phys. Chem. Solids 2004, 65, 529. doi: 10.1016/j.jpcs.2003.08.038(21) Janot, R.; Aymard, L.; Rougier, A.; Nazri, G. A.; Tarascon, J. M.J. Phys. Chem. Solids 2004, 65, 529. doi: 10.1016/j.jpcs.2003.08.038

    22. [22]

      (22) Zhang, R. J.;Wang, Y. M.; Chen, D. M.; Yang, R.; Yang, K. Acta Mater. 2006, 54, 465. doi: 10.1016/j.actamat.2005.09.027(22) Zhang, R. J.;Wang, Y. M.; Chen, D. M.; Yang, R.; Yang, K. Acta Mater. 2006, 54, 465. doi: 10.1016/j.actamat.2005.09.027

    23. [23]

      (23) Zolliker, P.; Yvon, K.; Jorgensen, J. D.; Rotella, F. J. Inorg. Chem. 1986, 25, 3590. doi: 10.1021/ic00240a012(23) Zolliker, P.; Yvon, K.; Jorgensen, J. D.; Rotella, F. J. Inorg. Chem. 1986, 25, 3590. doi: 10.1021/ic00240a012

    24. [24]

      (24) Li, S. L.;Wang, P.; Chen,W.; Luo, G.; Chen, D. M.; Yang, K.J. Alloy. Compd. 2009, 485, 867. doi: 10.1016/j.jallcom.2009.06.111(24) Li, S. L.;Wang, P.; Chen,W.; Luo, G.; Chen, D. M.; Yang, K.J. Alloy. Compd. 2009, 485, 867. doi: 10.1016/j.jallcom.2009.06.111

    25. [25]

      (25) Broedersz, C. P.; Gremaud, R. D. B.; Griessen, R. L.; Løvvik, O.M. Phys. Rev. B 2008, 77, 24204. doi: 10.1103/PhysRevB.77.024204

      (25) Broedersz, C. P.; Gremaud, R. D. B.; Griessen, R. L.; Løvvik, O.M. Phys. Rev. B 2008, 77, 24204. doi: 10.1103/PhysRevB.77.024204

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  640
  • 文章访问数:  2270
  • HTML全文浏览量:  54
文章相关
  • 发布日期:  2012-07-10
  • 收稿日期:  2012-01-28
  • 网络出版日期:  2012-05-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章