基于密度泛函理论研究高压下LiAlH4的结构相变

摘要

三元碱金属氢化物4MAH（MLi，Na；AB，Al）由于其理论储氢含量较高，作为储氢材料而倍受科研工作者的广泛关注。其中4LiAlH由于具有较高理论储氢含值（10.6wt.％）而被广泛的研究。该物质在一定的条件下，可以释放或吸收氢。
　　本文是以密度泛函理论为基础，应用第一性原理赝势平面波计算方法，对三元碱金属氢化物4LiAlH在高压下的性质进行了系统地分析研究。研究表明，当压强达到2.0GPa时，α-LiAlH结构（空间群为1P2/c），会相变到α-LiAlH结构（空间群为I2/b）。相变伴随发生了17%的体积坍塌，为一级相变。对电子态密度的进一步的研究表明，体积突变的原因与Al原子的s轨道电子跃迁至p轨道有关。声子谱的计算结果表明，在相变压强作用下，α-LiAlH的晶体结构的声子谱稳定，说明相变与声子软化无关。密立根布居分析结果表明，α-LiAlH和α-LiAlH结构中Li+与4[AlH]α基团存在离子相互作用，高压相α-LiAlH结构中Al-H的sBOP值大于常压相α-LiAlH，因此高压相α-LiAlH释放H原子更加困难。

目录

声明

第一章 引 言

1.1储氢材料的研究现状

1.2 高压科学技术

1.3 三元碱金属氢化物LiAlH4研究现状

1.4 本论文的出发点、意义及主要工作

第二章 理论基础

2.1 密度泛函理论

2.1.1 绝热近似

2.1.2 哈特利-福克（Hartree-Fock）近似

2.1.3 霍恩伯格-科恩（Hohenberg-Kohn）定理

2.1.4 Kohn-Sham方程

2.1.5 交换关联近似

2.2 布洛赫（Bloch）定理

2.3 赝势（Pseudopotential）方法

第三章 第一性原理计算方法

3.1 第一性原理计算的基本流程

3.2 k空间取样规则

3.3 截断动能、有限基修正

3.4 CASTEP软件模拟方法

3.5 计算方法

第四章 计算结果与分析

4.1 LiAlH4的晶体结构

4.2 LiAlH4的电子结构

4.3 LiAlH4的声子谱及声子态密度

4.4 LiAlH4的密立根布居分析

第五章 结 论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文