氢在Mg2Ni(100)面的吸附及扩散.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)1448ActaPs．一Chim．Sin．，2010，26(5)：1448—1456May[Article】WWW．whxb．pku．edu．cn氢在MgzNi(100)面的吸附及扩散黎光旭陈晓伟白加栋蓝志强郭进(广西大学物理科学与工程技术学院，南宁530004)摘要：运用第一性原理研究氢在清洁和掺杂Al的MgNi(100)面的吸附及扩散．在清洁Mg2Ni(100)表面，氢原子可稳定地吸附于Mg．Ni桥位和Mg—Mg桥位，吸附能为1．19—1．52eV．在掺杂A1的Mg2Ni(100)表面，氢原子可稳

2、定吸附于A1一Ni、Mg．Ni、Mg．A1桥位，吸附能为0．10—0．29eV．氢在掺杂Al的Mg2Ni(100)表面的吸附能低于其在清洁表面的吸附能，说明掺杂Al后氢原子与表面的相互作用减弱．过渡态计算结果表明，氢原子由清洁的Mg2Ni(100)ti~掺杂A1的Mg2Ni(100)~扩散至次表层的势垒分别为0．59及一0．04eV，掺杂A1后氢原子的扩散势垒降低，说明氢原子更易由掺杂Al表面扩散至次表层．A1原子替代Mg2Ni(100)面的Mg原子减弱氢原子与表面的相互作用，降低氢原子由表层扩散至次表层的势垒，这可能是Mg2Ni合金掺杂Al可改善

3、其吸氢动力学性能的主要原因之一．关键词：电子结构；第一性原理；Mg2Ni合金；表面吸附；扩散中图分类号：O641AdsorptionandDiffusionofHonMgzNi(100)SurfaceLIGuang—XuCHENXiao·WeiBAIJia—DongLANZhi-QiangGUOJintCollegeofPsicalScienceandTechnology,GuangxiUniversity,Nanning530004P．R．ChinaAbstract：First-principleswereusedtoinvestigatehyd

4、rogenadsorptionanddiffusiononcleanandA1dopedMg2Ni(1oo)surfaces．ThecalculationresultsshowthatHpreferstoadsorbontoMg—NibridgesitesandMg—MgbridgesitesonacleanMg2Ni(100)surface，andtheiradsorptionenergiesrangefrom1．19to1．52eV．FortheA1dopedMg2Ni(100)surface，HpreferstoadsorbontotheA1

5、一Ni，Mg—Ni，Mg—A1bridgesitesandtheadsorptionenergiesrangefrom0．10to0．29eV．TheresultsindicatethattheA1dopedMg2Ni(100)surfacereducestheadsorptionenergyforhydrogen．ThetransitionstatecalculafionshowsthattheenergybarrierforHthatdiffusesfromthecleanandtheAldopedMg2Ni(100)surfacetothes

6、ubsurfaceis0．59and-0．04eV，respectively．DopingtheMg2Ni(100)surfacewithA1weakenstheinteractionbetweenHandthesurface，andalSOreducesthebarrierforhydrogendiffusion，whichmaybeonereasonforimprovingthekineticpropertiesofhydrogenadsorptionforMg2NialloydopedwithA1．KeyWords：Electronicstr

7、ucture；First-principles；Mg2Ni~loy；Surfaceadsorption；DiffusionMg2Ni合金在一定温度及压强下可与氢气反的Ni原子，之后H分子分解并吸附于表面．氢原子应生成Mg2NiH4，其储氢质量分数)高达3．6％”．吸附于表面形成一层稳定的吸附层，使得氢原子难但常温、常压下，Mg2Ni合金基本不吸附氢气．对以进一步扩散至晶体内部．Lee等嗍研究表明，Mg2Ni于Mg2Ni合金吸放氢动力学性能的研究表明脚，合金中加入Zr球磨可以有效地改善合金的表面结分子首先以物理吸附形式吸附于Mg2Ni合金表面构，降低

8、Mg2Ni合金吸放氢温度．Janot等研究发Received：November27，2009；Revised：Februa