EuMg2H6和Rb2MgH4结构和电子特征的第一性原理研究

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镁合金由于其具有储氢容量高的特点,被认为是一种优势明显且独特的固态储氢材料。而且镁合金价格低廉、资源丰富、质量轻、成本低、易于生产,已经成为最具有发展潜力的固态储氢材料之一。研究发现,通过添加稀土元素或碱金属元素能够有效地改善其吸放氢性能、提高吸放氢效率。本论文是利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了EuMg2H6和Rb2MgH4氢化物的结构稳定性、弹性性能、热力学性质以及电子结构特征,从而为指导新的固态储氢材料的合成和预测新性能提供理论依据,论文主要研究内容归纳如下:1、采用第一性原理系统研究了EuMg2和EuMg2H6的结构稳定性、电子特征和热力学性质。优化的晶格常数与实验值基本相吻合。计算所得的形成焓表明,从能量观点来看,随着H原子的加入,EuMg2变的更稳定。计算的电子特征表明了氢化物主要表现出离子性。另外,三种Mg-H键也表现出带有部分共价特征的离子键。特别是两种化合物的态密度表明了由于局域Eu-f电子的强关联效应而在费米能级附近产生很强的自旋极化。在文章中,氢化和放氢过程的热力学变化也被研究,并确定了最佳的氢化和放氢路线,预测的放氢反应临界温度也和实验值相当吻合。2、通过基于密度泛函理论的第一性原理研究了Rb2MgH4的结构稳定性、热力学性质、弹性性能和电子特性。优化的晶格常数与实验值基本相吻合。Rb2MgH4是由Rb+和离散的四面体[MgH4]2-组成。计算的形成焓表明了Rb2MgH4的稳定性没有Rb3MgH5的高。在文章中,氢化和释氢过程的热力学变化也被研究,并确定了最佳的氢化路线和释氢路线,预测的释氢反应的临界温度也和实验值相当吻合。计算的弹性常数说明了两种氢化物都是力学稳定的。Rb2MgH4中较低的体模量,剪切模量以及杨氏模量说明了较弱的共价作用存在于氢化物中。计算的电子态密度、电荷密度以及巴德电荷分析说明了由于电荷的转移,Rb2MgH4中Rb+和[MgH4]2-中主要表现了离子作用,而混合的离子共价作用则存在于四面体[MgH4]2-的Mg原子和H原子之间。
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