镧镍储氢团簇的密度泛函理论研究

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在过去的十几年中,储氢合金作为一种新的能源材料而受到人们的注意,尤其是稀土系镍基合金作为新型化学电源负极材料具有主要的应用价值。但是到目前为止,对镧镍储氢团簇的研究却很有限。在本文中,我们用密度泛函理论(DFT)中杂化密度方法(B3LYP)对小的镧镍团簇的几何结构和性质进行了计算研究。计算结果显示:对于LaNin(n=1.5)团簇和La2Nin(n=1-10)团簇来说,La2Ni6团簇形成的六圆环结构最为特殊,并且La2Ni6团簇的这种呈六角双锥结构的排列方式在储氢合金的晶体中也大量存在。另外,在系统的分析了各种不同尺寸的团簇的稳定性后发现,结合能、结合能的二阶差分、能隙和Mulliken电荷数据也表明La2Ni6团簇为La2Nin(n=1-10)团簇中较稳定的团簇之一。并且在现有文献中,还没有相关La2Ni6团簇的这种稳定结构报道。对于LamNinHp(m=1.2,n=1-2,p=1-3)团簇,分析H原子的占位发现,H原子尽可能的与La-Ni体系不同的边长组成不同的平面,并且在这个平面中一定包含至少一个La原子,这种特殊的占位方式和晶体中H原子占位的规律非常的相似。从团簇的生长模式来看,LamNinHp(m=1-2,n=1-2,p=1-3)团簇中La-Ni体系的相对位置基本不会发生变化,变化的主要为H原子位置和原子间的键长,而且最稳定结构中的La-Ni体系和LaNin(n=1-5)团簇和La2Nin(n=1-10)团簇的最稳定结构相同。另外,在对团簇的键长、平均结合能、电离势和能隙的分析表明,在LaNiHp(p=1-3)团簇中LaNiH3团簇相对较稳定;在La2NiHp(1=1-3)团簇中La2NiH2团簇相对较稳定;在LaNi2Hp(p=1-3)团簇中结合能和键长分析表明LaNi2H3团簇相对较稳定,电离势和能隙分析表明LaNi2H团簇较稳定。
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