张健
,
华熳煜
,
龙春光
,
周惦武
人工晶体学报
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了完整、含Mg原子空位及Pd原子掺杂三种MgH2(110)表面的氢脱附行为及其动力学,并从电子结构角度给出了表面空位/掺杂两类缺陷对其脱氢动力学的影响机制.结果显示:MgH2(110)表面六重配位的Mg原子位置是形成Mg空位或Pd掺杂的优先位置;相对于完整表面而言,Mg空位或Pd掺杂均极大地降低了MgH2(110)表面的氢脱附能垒,在一定程度上解释了MgH2纳米结构调制与催化掺杂可明显改善体系脱氢动力学的实验现象;电子结构分析发现,表面空位/掺杂缺陷的存在致使MgH2表面在费米能级附近能隙变窄、低能级区成键电子数减少,进而导致近表面的原子层稳定性降低,从而使得表面Mg-H间相互作用减弱.
关键词:
MgH2
,
表面
,
脱氢动力学
,
能垒
,
电子结构
陈玉红
,
高合登
,
杨亮
,
张梅玲
,
张材荣
,
康龙
,
罗永春
稀有金属材料与工程
采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上研究了Mg(NH2)2与MgH2的放氢反应机理,优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型.为了获得更精确的能量信息,用QCISD/6-31 l+G(d,p)方法计算了各驻点的单点能,并对总能量进行了零点能矫正.频率分析结果和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的正确性,确认了反应过程.结果分析表明,通道第1步氢取代a反应→第2步氢取代f反应→Mg3N2的异构反应的控制步骤活化能最低,是该反应的主要通道.
关键词:
密度泛函理论
,
Mg(NH2)2
,
MgH2
,
反应机理
,
过渡态
焦媛媛
,
樊文浩
,
陈少平
,
鲍亮亮
,
孟庆森
稀有金属
采用MgH2代替单质Mg粉与Sn粉进行固相反应制备Mg2Sn基热电材料,有效地避免了Mg单质的挥发和氧化.在300～750 K的温度区间内对其热电性能进行了测试、分析,并与文献中报道的Mg2Sn热电性能进行了对比.结果表明,所有试样在整个测温区间均显示出n型掺杂,并且随着温度的升高,呈现逐渐向p型转变的变化趋势.掺杂Y后Mg2Sn试样的Seebeck系数有所提高,综合电性能比文献报道提高了40％,并且在350 K时获得最大的ZT值(0.033),是文献报道的Mg2Sn的ZT值(0.013)的近3倍.
关键词:
MgH2
,
电场激活压力辅助合成(FAPAS)
,
Mg2Sn
,
热电材料
钟海长
,
王辉
稀有金属材料与工程
将MgH2和In的混合粉末在行星式球磨机上进行球磨,制备了一种MgH2-In的复合物.利用XRD分析了复合物的相组成以及吸放氢过程中的相转变;用气相色谱仪和差示扫描量热仪测定了复合物的脱氢性能和相转变温度,并用基于Sievert原理的全自动气体吸附仪测定了复合物的吸放氢热力学和动力学性能.结果表明,脱氢过程中Mg3In和Mg(In)固溶体的形成使MgH2的脱氢反应焓和激活能显著降低,从而降低了MgH2的脱氢温度,并显著改善了动力学性能.
关键词:
MgH2
,
In
,
脱氢性能
,
球磨
王凌
,
徐芬
,
孙立贤
,
褚海亮
材料导报
在氩气气氛下,采用机械球磨法制备AlCl3掺杂的4MgH2-Li3 AlH6储氢材料,研究AlCl3对4MgH2-Li3 AlH6脱氢性能的影响.借助热重(TG)法研究了4MgH2-Li3 AlH6-AlCl3体系的放氢性能,并运用X射线衍射(XRD)分析和差示扫描量热(DSC)法对其反应机理进行了探索.实验结果表明,加入AlCl3可有效增加4MgH2-Li3 AlH6体系的反应活性,促进二者分解放氢,并降低该体系的放氢温度,增大总脱氢量.当AlCl3的掺杂量为4％(摩尔分数)、磨球24颗、球磨时间2.0h和转速541 r/min时,4MgH2-Li3 AlH6-AlCl3体系起始放氢温度降至130℃,比4MgH2-Li3 AlH6体系降低了43℃;且400℃时总脱氢量从5.5％(质量分数)增加到6.3％(质量分数).同时,机理研究表明:在球磨过程中部分Li3 AlH6和AlCl3发生反应,产生了活性Al,进而改善了体系的放氢性能.
关键词:
储氢性能
,
MgH2
,
Li3AlH6
,
AlCl3
朱璞
,
张健
,
郭书振
,
王旭
材料导报
采用机械球磨技术制备了MgH2-10％Al2O3(质量分数)储氢复合体系,通过XRD、SEM、DSC-TG等检测手段考查了微量Al2O3陶瓷颗粒掺杂对MgH2体系组织结构及解氢性能的影响,并对其相关机理进行了分析.结果表明:机械球磨可有效细化MgH2颗粒;在微量Al2O3陶瓷颗粒与机械球磨的协同作用下,MgH2颗粒的细化效果更为显著;相对于纯MgH2球磨体系而言,微量Al2O3的掺杂有效降低了MgH2体系的解氢温度(降低近50℃),且其解氢速率也有所提高;MgH2-Al2O3储氢复合体系解氢性能的改善主要源于Al2O3陶瓷颗粒对MgH2体系的组织细化效应.
关键词:
MgH2
,
陶瓷颗粒
,
球磨
,
解氢性能
张健
,
华熳煜
,
毛聪
,
龙春光
,
周惦武
中国有色金属学报
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算MgH2两种不同表面((001)和(110))的几何、能态及电子结构,考察其表面稳定性、解氢热力学及其与微观原子及电子结构间的内在关系.结果显示:MgH2(001)和MgH2(110)表面均未发生结构重构现象,两者均为MgH2晶体的稳定解理面,相比而言,MgH2(110)表面具有更高的结构稳定性.平均解氢焓与单H原子解离焓的计算结果表明,MgH2(001)表面具有较佳的解氢热力学.原子及电子结构分析表明,MgH2表面的结构稳定性和解氢热力学与表面H、Mg原子各自的配位数以及体系在费米能级附近的能隙密切相关,即较少的配位数与较窄的能隙对应着表面较低的结构稳定性与较佳的解氢热力学性能.
关键词:
MgH2
,
表面稳定性
,
解氢热力学
,
电子结构
张健
,
汤旺
,
邵磊
,
余小峰
,
龙春光
,
陈荐
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.11.017
采用机械球磨法制备了K2 Ti6 O13晶须单独掺杂、以及K2 Ti6 O13晶须与Ni粉复合掺杂的MgH2储氢复合体系，并通过XRD ，SEM ，DSC等检测手段对其微观结构与解氢性能进行表征。结果表明：当K2 Ti6 O13晶须单独掺杂于MgH2时，K2Ti6O13晶须起到助磨细化MgH2晶粒的作用，同时还抑制了MgH2颗粒的团聚，有效降低了MgH2基体的解氢温度，且当K2Ti6O13与MgH2质量配比为3∶7时，MgH2解氢性能的改善效果尤为明显，其解氢温度较纯MgH2球磨体系降低了近75℃；此外，当K2Ti6O13晶须和Ni粉末复合掺杂于MgH2时，得益于K2Ti6O13晶须的助磨细化MgH2晶粒以及Ni固溶于MgH2晶格致使其结构稳定性降低的双重作用，从而使得MgH2基体的解氢温度较K2 Ti6 O13晶须单独掺杂时进一步降低，相对于纯M g H2球磨体系降低了近87℃。
关键词:
MgH2
,
掺杂
,
K2Ti6O13
,
Ni
,
解氢性能
安辛友
,
杨辉
,
任维义
,
贺梓淇
,
陈太红
,
曾体贤
人工晶体学报
基于密度泛函理论,采用平面波赝势和BFGS法计算研究了金红石相MgH2电子结构性质和线性光学性质.基态下,金红石相MgH2晶体具有良好的弹性力学稳定性,基本结构参数与实验值及其其他理论值符合得较好.Mulliken电荷分布和集居数分析发现:金红石相MgH2晶体中电荷主要从Mg原子向H原子转移,电荷总数主要来源于Mg2p态电子和H1s态电子,金红石相MgH2属于共价键和离子键混合型化合物.结合电子性质和频率相关介电函数ε(ω)计算研究了金红石相MgH2的介电函数、线性吸收系数、复折射率及消光系数、反射率和能量损失谱,结果表明:金红石相MgH2的主要吸收区间位于紫外光区;24.88~42.35 eV能量区间金红石相MgH2具有很强的透过性;高频情况下,金红石相MgH2具有极高的反射率.
关键词:
MgH2
,
密度泛函理论
,
电子性质
,
光学性质
孙立芹
,
张健
,
周益春
稀有金属材料与工程
采用高能球磨技术制备了MgH2、MgH2-Graphene、MgH2-Ni、MgH2-Graphene-Ni几种不同储氢体系,采用XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的物相组成、微观形貌及释氢性能,系统研究了Graphene与Ni单独、复合掺杂对MgH2释氢性能的影响及机理.结果表明:Graphene单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度降低了近33℃,其原因在于球磨过程中Graphene对MgH2颗粒起到结构限域作用,使其颗粒细化且尺寸均匀.Ni单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度大幅度降低,降低了136℃,其原因在于部分Ni原子固溶进MgH2基体,导致其晶格变形、结构稳定性降低.而Graphene与Ni复合掺杂时,其掺杂顺序对MgH2体系释氢性能具有显著影响:当Graphene与Ni同时掺杂时,由于Graphene对MgH2颗粒的包覆缓冲作用,致使Ni原子难以固溶进MgH2基体,体系初始释氢温度并未降低;而先掺杂Ni、后掺杂Graphene时,则很好地实现了Ni原子固溶与Graphene结构限域的双重效应,使得MgH2体系的初始释氢温度进一步降低,降低了175℃.
关键词:
MgH2
,
Graphene
,
Ni
,
掺杂
,
释氢性能
