掺杂元素Fe对LiAlH4放氢性能影响的第-性原理研究

计算物理 ›› 2012, Vol. 29 ›› Issue (2): 297-302.

掺杂元素Fe对LiAlH₄放氢性能影响的第-性原理研究

王青^1,2, 党文强², 杜瑞², 戴剑锋^1,2, 李维学^1,2

1. 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室, 甘肃兰州 730050;
2 兰州理工大学理学院, 甘肃兰州 730050

收稿日期:2011-04-02 修回日期:2011-09-16 出版日期:2012-03-25 发布日期:2012-03-25
作者简介:王青(1965-),女,硕士,教授,主要从事纳米材料研究,E-mail:wangqing@lut.cn
基金资助:
国家自然科学基金(50873047);甘肃省教育厅(0903-12)资助项目

First-principles Study of Dehydrogenation Characteristics of LiAlH₄ with Dopant Fe

WANG Qing^1,2, DANG Wenqiang², DU Rui², DAI Jianfeng^1,2, LI Weixue^1,2

1. Lanzhou University of Technology, State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials, Lanzhou 730050, China;
2. School of Science, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China

Received:2011-04-02 Revised:2011-09-16 Online:2012-03-25 Published:2012-03-25

摘要/Abstract

摘要： 采用第-性原理赝势平面波方法研究掺杂元素Fe对LiAlH₄放氢性能的影响及其作用机理.计算杂质形成能、电子态密度、氢原子分解能,分析原子间的成键情况和结构的稳定性.结果表明:Fe在LiAlH₄中占据间隙位置或者替代Al或者Li时,都能改善LiAlH₄的放氢性能.Fe在LiAlH₄中倾向于占据间隙位置,电子结构分析显示Fe占据间隙位置时与近邻的Al原子产生强烈的相互作用;另-方面,Fe与近邻的H也有较强相互作用.两个因素共同的结果是破坏了[AlH₄]基团的稳定性,从而改善LiAlH₄的放氢性能.结果与实验相吻合.

关键词: 第-性原理, LiAlH₄, Fe, 放氢性能

Abstract: With plane-wave pseudo-potential method of first-principles,effect of dopant Fe on dehydrogenation characteristics of LiAlH₄ and mechanism were studied.Dopant formation energy,electronic density of states and dissociation energy of H were investigated.Bonding state and structure-stability of the crystal were analyzed.It indicates that as Fe occupied an interstitial site,an Al site or an Li site,dehydrogenation properties of LiAlH₄ were improved.Fe tended to occupy the interstitial site.Analysis on electronic structure reveals that there exist strong interactions between a dopant Fe and its nearest neighbouring Al atoms as Fe occupied an interstitial site.Meanwhile,interaction between a dopant Fe and its nearest neighbouring H atoms is also considerably strong.Stability of the [AIH₄] ligand is distorted.Therefore,dehydrogenation properties of LiAlH₄ are improved.In general,dopant Fe improve dehydrogenation properties of LiAlH₄,which is consistent with experimental observations.

Key words: first-principles, LiAlH₄, Fe, dehydrogenation

中图分类号:

O641

王青, 党文强, 杜瑞, 戴剑锋, 李维学. 掺杂元素Fe对LiAlH₄放氢性能影响的第-性原理研究[J]. 计算物理, 2012, 29(2): 297-302.

WANG Qing, DANG Wenqiang, DU Rui, DAI Jianfeng, LI Weixue. First-principles Study of Dehydrogenation Characteristics of LiAlH₄ with Dopant Fe[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2012, 29(2): 297-302.

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First-principles Study of Dehydrogenation Characteristics of LiAlH₄ with Dopant Fe

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