Mg,Al,Ti掺杂改性LiBH4储氢体系的理论计算与分析

摘要：

氢能因储量丰富、无污染和能量密度高而被誉为21世纪的绿色新能源.LiBH4的理论储氢容量高达18.5％,被认为是最具应用前景的储氢材料之一,但其吸放氢速率相对缓慢限制了其应用.为提高LiBH4脱氢性能,将金属原子Mg,Al,Ti掺杂到LiBH4体系中,采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,对金属原子Mg,Al,Ti掺杂改性LiBH4体系的置换固溶热、合金形成热、H原子解离能、电子态密度等进行了理论计算和分析,探究揭示Mg,Al,Ti掺杂提高LiBH4体系脱氢能力的微观机制.计算结果表明:金属原子Mg,Al,Ti掺杂后LiBH4体系的合金形成热和H原子解离能都变小,说明金属原子Mg,Al,Ti的掺杂使体系相结构稳定性变差,增强了体系脱氢能力.其中,Ti的催化作用最强、掺杂效果最好;对电子态密度的分析结果表明:金属原子Mg,Al,Ti掺杂后体系脱氢能力增强的主要原因在于Fermi能级附近能隙变窄,能隙值减小,并且Mg-BH,Al-BH,Ti-BH键的较强作用减弱了原有的Li-BH,B-H键间的相互作用,降低了体系相结构稳定性.

关键词：赝势平面波、金属掺杂、LiBH4、电子结构、脱氢性能

所属期刊栏目：43

分类号：TG139.7(金属学与热处理)

资助基金：湖南省教育厅科研项目15C1405

在线出版日期：2019-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：74-80