RENi(RE=La、Ce、Pr、Nd)合金及其氢化物电子结构和储氢性能的研究

摘要

本文采用基于密度泛函理论的平面波赝势(PW-PP)方法为基础，计算LaNi5合金及其氢化物的电子结构，分析了合金氢化物的成键特性和稳定性；计算分析RENi5(RE=La、Ce、Pr、Nd)合金及其氢化物的电子结构和成键特性；最后进一步研究氢在LaNi5合金内部扩散情况。主要研究结果如下：
　　 1、LaNi5合金吸氢以后体积增大，氢化物均具有典型的金属性。生成焓的计算表明LaNi5合金吸氢以后形成的氢化物LaNisH7的结构稳定性比LaNi5H的稳定性要强。在两合金氢化物中Ni原子与H原子之间以共价键的形式结合，H原子与La原子没有直接的成键作用。Ni原子和H原子之间的成键作用要强于两个Ni原子之间的成键作用。
　　 2、在RENi5(RE=La、Ce、Pr、Nd)系列合金中，合金氢化物的稳定性大小顺序为:PrNisH　　 3、LaNi5H3中三个12n（12n-1，12n-2，12n-3）吸附位的吸附能都为正值，这三个12n位都有可能是H的稳定吸附位。12n-1位的吸附能是12n-2和12n-3位吸附能的一倍，H原子与12n-2及12n-3位置周围的La，Ni原子相互作用较弱，在此位置的氢原子还能向晶胞中其它的间隙位置扩散。氢原子由12n-2位置往12n-3位置的路径扩散其反应势垒最低，氢原子从12n-2位置扩散到12n-3位置所需要克服的能量不是很高，氢原子比较容易从此路径在合金内部扩散。