TiF3对MgH2体系解氢热力学影响的第一性原理研究

中国有色金属学报, 2016, 26(7): 1480-1486.

TiF3对MgH2体系解氢热力学影响的第一性原理研究

1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;张家界航空工业职业技术学院航空维修系,张家界427000

2.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082

3.张家界航空工业职业技术学院航空维修系,张家界,427000

基金项目: 张家界航空工业职业技术学院资助项目(ZJJKT2014-008)Projects(2012AA111802) supported by National High Technology Research and Development Program 863 湖南大学汽车车身国家重点实验室自主课题(71075003) Project(71075003) supported by the State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body,Hunan University,Changsha,China Project(ZJJKT2014-008)supported by Zhangjiajie Aviation Industry Vocational Technical College,Zhangjiajie,China 国家高技术研究发展计划重点资助项目(2012AA111802)

关键词： MgH2 , TiF3 , 密度泛函理论 , 解氢性能

First-principles investigation of TiF3 solution hydrogen thermodynamic effects on MgH2

Keywords： MgH2 , TiF3 , density functional theory , dehydrogenating property

基于TiF3作为催化剂提高MgH2解氢性能的实验结果,采用基于密度泛函理论的Dmol3程序包,计算从MgH2体系中移走H原子所需能量及几何、电子结构的改变,探讨TiF3对MgH2体系解氢热力学影响及提高其解氢性能的机理.结果表明:Ti替代Mg,体系中Ti-H的成键作用比Mg-H强,Ti将MgH2中的H吸附到其周围,导致MgH2中Mg周围的H减少;创造Mg空位,随着温度的提高,体系中H—H之间的键长变短,两者情形均利于提高MgH2体系的热力学行为.创造Mg空位所需能量(6.65 eV)高于Ti替代Mg的能量(2.34 eV),表明低温下,Ti替代Mg对MgH2体系解氢更为有利,至此TiF3中的Ti替代MgH2中的Mg,利于加快化学反应的进行,使结构稳定的MgH2发生转变,生成结构不稳定的TiH2,这样体系解氢过程不是通过MgH2,而是转化为TiH2进行,因此TiF3可提高MgH2体系的解氢性能.

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