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本文采用基于密度泛函理论的平面波赝势（PW-PP）方法，研究了元素取代对Mg2Ni合金贮氢性能的影响及合金表面的吸氢机理。研究了Ag、Al元素取代Mg2Ni中的Mg元素及Cu、Mn、Ti元素取代Mg2Ni中的Ni元素对Mg2Ni合金贮氢性能的影响；对Mg2Ni（001）清洁表面结构和氢原子在表面的吸附进行分析，探讨Mg2Ni合金吸氢机理，同时研究了不同覆盖度下氢在Mg2Ni（001）清洁表面的吸附情况。论文的主要研究结果如下：
1、Cu，Mn和Ti元素的取代使Mg2Ni合金晶胞体积变大，取代原子半径越大，合金晶胞体积越大。氢化物Mg8Ni3MH16（M=Ni，Cu，Mn，Ti）生成焓的计算值和实验值接近，同时元素替代降低了氢化物生成焓绝对值的大小，使得氢化物的稳定性降低，其中Cu元素的效果是最明显的。由生成焓推算得到氢压随元素取代的变化趋势与实验测定的相一致。通过分析发现：氢化物的稳定性随氢化物中H-Ni相互作用强度的降低而减弱，这表明H-Ni相互作用强度对氢化物稳定性起着主导作用，而元素取代是通过减弱Mg2NiH4中的H-Ni键能来降低合金氢化物的稳定性，从而改善合金的吸放氢动力学性能。
2、Ag和Al元素的取代使得Mg2Ni的计算晶胞体积减小，与实验测定相符合。氢化物生成焓的数值与数学模型算出的结果符合较好，相比其他配比的氢化物生成焓的实验数据也是较为合理的。生成焓的计算表明取代合金氢化物的稳定性降低，平台氢压升高。分析M92NiH4氢化物稳定性与电子结构的关系发现：氢化物中H-Ni相互作用强度决定了氢化物稳定性，取代合金氢化物H-Ni键能较弱，其是通过减弱H-Ni键能来降低合金氢化物的稳定性，改善其贮氢性能。
3、Mg2Ni（001）表面结构的优化结果表明，最表层Mg（6f）原子向表面内移动，Ni原子稍向表面外移动，增加了Ni原子与氢的接触面积，有利于氢原子与表面Ni原子间的相互作用。Mg2Ni（001）表面Ni（3b）-Ni（3d）桥位和Ni（3d）-Mg（6f）-Ni（3b）空位能较好的吸附氢原子，吸附能分别为0.969eV和0.928eV，这两个位置上吸附的氢原子可能分别对应于Mg2NiH4中的H2和H3。过渡态的计算表明被吸附的氢原子进入内部需克服的最大势垒为6.75eV，反应的活化势垒为1.81eV。这可能是Mg2Ni合金吸放氢温度较高的主要原因之一。研究不同覆盖度下氢的吸附发现，随着覆盖度的增加，氢原子吸附更稳定。通过计算，分析比较可得，Ni（3b）-Ni（3d）桥位、Ni（3d）-Mg（6f）-Ni（3b）空位、Ni（3d）顶位及Ni（3b）顶位上吸附的氢原子可能分别对应于Mg2NiH中的H2、H3、H1和H4。