锌电积过程中Mg2+吸附促进析氢反应的影响机理

摘要

根据密度泛函理论,采用广义密度梯度近似和总体能量平面波赝势方法,建立了镁在锌电积过程中的吸附模型,研究了Mg2+在Zn(101)面吸附对阴极过程的影响。计算结果表明:Mg2+在Zn(101)基面上的吸附将促进析氢反应,当Mg2+和H+一起在Zn(101)基面上吸附时,Mg2+与H+形成负氢-金属键合,Mg2+向H原子转移电子,被活化的H原子易与周围的H+结合析出氢气。当H2分子从Zn(101)基面逸出时,体系内电荷密度分布发生改变,Mg-Zn键增强,析氢单侧Zn-Zn键发生断裂,导致Zn(101)面产生缺陷。理论计算的结果阐述了锌电积过程中镁吸附促进阴极析氢反应的作用机理,解释了锌电积过程中镁离子浓度达到一定程度时阴极只能得到疏松多孔的电积锌这一实验现象。