LiBH4-X(X＝O,F和Cl)体系解氢性能的第一原理计算

doi:10.6023/A1107041

化学学报 ›› 2012, Vol. 70 ›› Issue (01): 71-77.DOI: 10.6023/A1107041 上一篇下一篇

研究论文

LiBH₄-X(X＝O,F和Cl)体系解氢性能的第一原理计算

李闯^a,b, 周惦武^a, 彭平^b, 万隆^b

a. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082;
b. 湖南大学材料科学与工程学院, 长沙 410082

投稿日期:2011-07-04 修回日期:2011-08-30 发布日期:2012-02-25
通讯作者: 李闯 E-mail:lichuang4795@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(No.51071065)和湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题(No.71075003)资助项目.

First-Principles Calculation on Dehydrogenating Properties of LiBH₄-X(X＝O,F,Cl)Systems

Li Chuang^a,b, Zhou Dianwu^a, Peng Ping^b, Wan Long^b

a. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082;
b. School of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082

Received:2011-07-04 Revised:2011-08-30 Published:2012-02-25
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51071065)and the Autonomous Subject of State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body(No.71075003).

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摘要/Abstract

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,计算了LiBH₄-X(X＝O,F和Cl)体系的晶体与电子结构及解氢性能.生成热和H原子解离能的计算结果表明:O原子掺杂优先占据LiBH₄间隙位,F置换氢原子位,而Cl则取代BH₄单元;O,F和Cl掺杂的LiBH₄体系结构稳定性发生变化,其中O提高体系解氢效果明显,而F和Cl掺杂受H原子区域环境的影响.态密度、Mulliken电子占据数和电子密度的分析结果表明:B—H之间较强的共价键是LiBH₄结构稳定、解氢困难的电子结构根源,O,F和Cl对LiBH₄解氢能力影响主要是掺杂改变了H的s态与B的sp态的杂化特性、以及BH₄单元与Li的成键作用．

关键词: 第一原理计算, LiBH₄, 解氢能力, 电子结构

Crystal structure,electronic structure and dehydrogenation properties of LiBH₄-X(X＝O,F,Cl) system have been studied by first-principles calculation based on density functional theory(DFT).The re-sults of heat of formation and hydrogen removal energy showed that O atom prefers to occupy the interstitial site,F atom replaces for H atom,while Cl atom substitutes the BH₄ unit.H atoms from the LiBH₄-O system can be easily released compared with LiBH₄ doped F and Cl atom.The dehydrogenation properties of LiBH₄ doped F and Cl were affected by the H atoms regional environment.After analysising the densities of states (DOS),Mulliken populations and the charge distribution,it was found that the effect of O,F and Cl on the dehydrogenation properties of LiBH₄ may attribute to the changes of the orbital hybridization of H s and B sp and the bond characteristics between BH₄ unit and Li atom.

Key words: first-principles calculation, LiBH₄, dehydrogenation property, electronic structure

引用此文

李闯, 周惦武, 彭平, 万隆. LiBH₄-X(X＝O,F和Cl)体系解氢性能的第一原理计算[J]. 化学学报, 2012, 70(01): 71-77.

Li Chuang, Zhou Dianwu, Peng Ping, Wan Long. First-Principles Calculation on Dehydrogenating Properties of LiBH₄-X(X＝O,F,Cl)Systems[J]. Acta Chimica Sinica, 2012, 70(01): 71-77.

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