电子化合物相fcc-Li和LiH晶格振动特性的第一性原理研究

电子化合物是晶格间隙具有高度局域化价电子且间隙局域电子扮演阴离子角色的一类新颖材料。考虑到电子化合物相fcc-Li的电子拓扑结构与立方LiH材料的晶体结构具有一致性,用立方相的LiH来代替基于间隙赝原子(ISQ)模型的fcc-Li,基于第一性原理计算方法对LiH和fcc-Li的晶格动力学特性进行了对比研究。通过分析H原子对LiH和ISQ对fcc-Li的晶格振动的影响特性,发现现有的密度泛函理论在计算电子化合物材料的极化特性时会因无法直接捕获ISQ的贡献而对相关结果造成低估。不仅为深入理解电子化合物材料中的反常晶格动力学行为提供了一个新的认知视角,也能够为实验研究者提供有益参考。

LiH分子X^1Σ^+、A^1Σ^+和B^1Π态的势能函数

利用SAC/SAC-CI方法,使用D95(d)、6-311G**及cc-PVTZ等基组,对LiH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Σ+)及第二简并激发态(B1Π)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对三个基组的计算结果的比较,得出了D95(d)基组为三个基组中的最优基组的结论;使用D95(d)基组,利用SAC的GSUM(GroupSumofOperators)方法对基态(X1Σ+)、SAC-CI的GSUM方法对激发态(A1Σ+和B1Π)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X1Σ+)相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.

He-LiH势能面的ab initio计算

采用超分子耦合簇理论CCSD(T)方法和由键函数3s3p2d1f组成的大基组,计算得到了He-LiH体系在冻结LiH键长情况下的全程势能面.该势能面存在2个势阱,较深的势阱对应于线性He-LiH构型,其中Rm为4.25a0,阱深为177.53cm-1,较浅的势阱对应于线性He-HLi构型,其中Rm为9.875a0,阱深仅为9.90cm-1,整个势能面表现强的各向异性.

H_2O在LiH固体表面的吸附与成键

用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势方法,计算了H2O分子在LiH表面的最佳吸附方式,得到了倾斜吸附的构型,其偏转角为37.85°.由吸附前后的态密度(DOS)图可知,成键主要由LiH的s、p轨道和H2O的sp3轨道杂化而成,成键峰重叠性较强,且峰增宽,有明显的共价成分.其吸附能为-43.2 kJ/mol,为化学吸附.结果显示,H2O分子在LiH表面吸附的吸附性质和构型与实验结果一致,并有形成LiOH的趋势.

He-LiH体系转动非弹性碰撞的理论研究

在单双迭代耦合簇CCSD(T)势能面的基础上,运用密耦方法讨论了He-LiH体系的转动非弹性碰撞.计算结果表明,对LiH分子j=0j'跃迁,跃迁截面主要由各向异性的短程相互作用和长程的“软”排斥共同作用的结果,未见明显的长程吸引势贡献.态-态跃迁总截面表现出振荡结构,长程“软”排斥分波只对j=0向j'=1、2、3的跃迁总截面有较大贡献,而j'≥4跃迁的积分截面则几乎由各向异性的短程部分贡献.

LiH基态分子(X^1∑^+)的结构与势能函数

采用量子力学从头算方法,分别运用二次组态相互作用QC ISD(T)/6-311++G(3df,2pd)方法和电子相关单双耦合簇CCSD(T)/6-311++G**研究了氢化锂(L iH)分子基态的结构与势能函数,计算其光谱数据(ωe、ωeeχ、Be、αe、De),结果与实验光谱数据吻合较好。表明L iH分子基态的势能函数可用经修正的Murrell-Sorb ie+c6函数来表示。

LiH晶体的几何结构及电子结构

用CASTEP中的GGA/RPBE基组优化了LiH晶胞的几何结构,并用超软赝势平面波方法计算了LiH晶体的总能量.结果表明,其晶胞参数优化结果为0.4012nm,该数据与文献值相比,相对误差仅为-0.15%;通过对优化后的LiH晶体进行总态密度图和分波态密度图及Mulliken电荷分析,发现Li原子的p轨道有电子分布,即Li的s、p轨道均参与了成键,这表明LiH晶体中有sp轨道杂化;成键时电子的重叠增强,LiH晶体的共价性增加.

He-LiH的从头算势能面

采用超分子CCSD(T)方法和由键函数 3s3p2d1f组成的大基组 ,计算得到了He -LiH体系的全程势能面。计算结果表明该势能面存在 2个势阱 :较深的势阱在Rm =4 .2 5a0 ,阱深为 177.5 3cm-1,对应于线性He -LiH构型 ;较浅的势阱在Rm=10 .0a0 处 ,阱深仅为 9.88cm-1,对应于线性He -HLi构型。

NH_3分子在LiH(100)表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了NH_3分子在LiH(100)晶面的表面吸附情况.通过研究LiH(100)/NH_3体系的吸附位置、吸附能和电子结构,发现NH_3分子在LiH(100)晶面主要是化学吸附,初始位置为NH_3分子中N-H键在Li顶住时失去一个H原子,并在LiH(100)面形成NH_2基,其吸附能为0.511 eV,属于强化学吸附,吸附作用最强.此时NH_2基与附近H原子和Li原子之间为离子键作用,NH_2基中N—H键为共价键;NH_3分子中另一个H原子与LiH表面的一个H原子形成一个H_2分子逸出表面.H_2分子中H-H键为明显的共价键.

O_2在LiH晶体表面的吸附成键研究

用CASTEP软件包中的GGA/RPBE基组,采用平面波超软赝势方法,计算了O2分子在LiH表面的最佳吸附方式为穴位垂直吸附.由吸附前后的态密度(DOS)图可知,成键主要由LiH的s、p轨道和O的2p轨道杂化而成,偶合构成σ键;成键峰重叠性较强,且峰增宽.从计算的布居数看,Li原子与吸附的O原子之间有0.24个电子转移,吸附属于离子型;其吸附能为-48.3 kJ/mol,为化学吸附.结果显示,氧气的氧化腐蚀没有形成新的氧化物Li2O.

低碰撞能下Ne原子对LiH分子转动猝灭的研究(英文)

用密耦方法首次研究了Ne原子和LiH分子低能碰撞下的转动猝灭过程．在碰撞能低于10^-4cm^-1时，弹性截面趋于常数值，非弹性截面随碰撞速度减小线性增加，遵循Wigner定则预言的趋势．对于一个给定的能量，总的猝灭截面是随着初始j的增加而减少的，当能量在0.01～100cm^-1范围内，弹性和非弹性截面均比其它的体系表现出更复杂的振荡行为，这主要是由于体系具有强的各向异性以及它们具有两个吸引阱而造成的．计算表明，在零温极限下，猝灭速率系数达到10^-11cm^3S^-1数量级，当j=7速率系数出现反转结构．

机械球磨合成LiNH_2及LiNH_2+LiH的放氢性能

以LiH为初始原料,在室温下用LiH与氨气进行机械球磨原位化学合成LiNH2.将合成产物LiNH2与LiH按摩尔比1∶1球磨混合和改性,通过恒温放氢性能测试和TG及DSC热分析方法分析机械球磨改性后LiNH2＋LiH储氢材料体系的放氢规律;用X-射线衍射和Rietveld全谱拟合方法分析合成产物和放氢后固体产物.研究表明,球磨改性后的LiNH2＋LiH试样在230℃即开始放氢,在230~340℃放氢迅速,放氢过程属于LiNH2与LiH直接反应放氢;经吸放氢循环的LiNH2＋LiH从320℃开始放氢,在340～440℃放氢迅速,放氢时LiNH2首先分解出氨气,氨气与LiH发生反应生成氢气析出.

Li(2P)+H_2→LiH+H反应截面的测量

在样品池条件下,用脉冲激光670.8 nm线激发Li原子基态至2P态,测量了的反应碰撞能量转移截面。池温保持在888 K,Li原子密度为10^(13)cm^(-3)量级,而H_2气压控制在60～300 Pa之间,测量时间分辨荧光光谱,它由两部分组成,在脉冲激光激发的瞬间(不超过10 ns),荧光迅速增强至最大值;激发结束后,荧光强度按指数衰减,由衰减曲线得到2P态原子在不同H_2气压下的有效寿命。根据Stern-Volmer方程,有效寿命与H_2气压成线性关系,由该直线的斜率给出了总的猝灭截面(25.1±4.0)×10^(-16)cm^2,而从直线的截距得到辐射寿命为(270±54)ns。总的猝灭截面是反应与非反应碰撞截面之和,由在不同H_2气压下记录的瞬态(<10 ns)荧光快速增强信号得到反应截面为(0.2±0.1)×10^(-16)cm^2,虽只占总猝灭截面的1/125,但它在Li(2P)+H_2的碰撞传能中所起的作用是不能略去的。

LiH分子基态的分析势能函数与光谱常数

利用原子分子反应静力学的有关原理,推导出了LiH分子的合理离解极限;采用CCSD（T）理论方法,在cc-PVQZ基组下,对Li H分子基态的平衡结构、离解能和谐振频率进行了优化计算,并利用CCSD（T）/cc-PVQZ对Li H分子的基态进行了单点能量扫描,并将扫描结果用正规方程组拟合Murrell-Sorbie势能函数.由拟合得到的势能函数,计算与X^1∑^＋态相应的光谱常数（βe、αe、ωe和ωeχe）,其结果与实验符合得较好.

LiH分子基态与激发态结构和光谱参数的计算

利用Ｇａｕｓｉａｎ９４程序计算了ＬｉＨ基态和激发态的平衡结构和光谱跃迁参数。

Mg(NH_2)_2与LiH放氢反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究Mg(NH2)2与LiH放氢反应机理,在6-311G(d,p)基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行全几何参数优化,频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算证实中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.计算结果表明,反应分三个阶段,包括第一步氢取代反应,第二步氢取代反应和脱氢后的异构化反应.反应有两条途径,其中第二步对位氢取代反应所对应通道为主反应通道.反应释放的H2中两个氢原子分别来源于Mg(NH2)2和LiH.

LiH电子结构与光学性质的密度泛函计算

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法计算了LiH晶体的电子结构和光学性质,给出了电子态密度、介电函数、吸收系数、复数折射率等计算结果,并对计算结果进行了分析。介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等的峰值位置存在一一对应关系,这表明它们之间存在着内在的联系,与电子从价带到导带的跃迁吸收有关。

Ne-LiH体系势能面吸引阱对其散射动力学特征的影响

应用密耦方法，细致地讨论了Ne-LiH体系势能面的长程和高度各向异性的短程相互作用。对其非弹性散射动力学特征的影响．结果表明：①长程吸引和以排斥占优的短程相互作用在很窄的碰撞参数区域，相互竞争以至达到平衡，形成了暗度函数上明显的最小，并把势能面近似分隔为长程吸引和短程备向异性部分。②△j非弹性跃迁由这两部分共同作用产生。长程吸引势对△j=1，2的跃迁有重要的贡献。特别对前者约占总截面的30％．而△j≥3的跃迁则主要由短程的（排斥和吸引）相互作用决定。Ne原子从Li端以近共线方式接近LiH分子对产生△j=1的跃迁曩有利。以大于90°的Jacobi角接近则对较高△j的跃迁有利．③较低创的微分截面集中在30°的质心散射角内。△j=2～4呈现碰撞参数彩虹结构，△j=6，7表现出转动彩虹的特征．长程吸引对△j=1，2微分截面的贡献在10°散射角以内，对△j=1的跃迁，势能的短程部分近似为纯排斥性的。而从△j=2起，除短程排斥作用外，短程吸引部分的作用亦明显被反映。

~7LiH分子基态及若干激发态的平衡几何及垂直激发能的从头算(英文)

使用“对称性匹配簇-组态相互作用方法”(SAC/SAC-CI),在多种基组下计算了7LiH分子X1Σ+、A1Σ+、B1Π及b3Π态的平衡几何,并将由“几何优化”得到的相应各态的平衡几何与“单点能扫描”得到的结果进行了比较。比较的结果表明,由“几何优化”得到的相应各态的平衡几何,与“单点能扫描”得到的结果存在着差异。分析的结果表明,在完全活性空间中,由“SAC/SAC-CI”方法进行“单点能扫描”得到的结果,比“几何优化”得到的结果更加合理。首次报告了使用6-311G(3df,3pd)基组进行“单点等扫描”得到的相应各态的平衡几何。其值分别是:基态(X1Σ+)为0.1588 nm、单重态的第一激发态(A1Σ+)为0.2487 nm、单重态的第二激发态(B1Π)为0.2434 nm、三重态的第二激发态(b3Π)为0.1958 nm。这一计算结果与实验值非常接近。还研究了从基态到上述相应各态的垂直激发能,在基态的平衡位置处,其值分别为(A1Σ+←X1Σ+)3.613 eV(、B1Π←X1Σ+)4.612 eV和(b3Π←X1Σ+)4.233 eV。与其它理论计算结果进行比较后得出,本文的计算结果非常接近于使用很复杂的计算方法获得的结果。

LiH水解产物及其动力学研究进展

回顾了目前关于LiH水解产物及其动力学的研究进展。已有的研究表明,LiH水解产物组成包括Li_2O、LiOH和LiOH·H_2O,它们由外向里形成LiOH·H_2O/LiOH/Li_2O/LiH水解层结构。LiH的水解反应普遍存在一种"准线性"动力学行为,并且受到H_2O浓度、温度、压力等因素影响。"层扩散控制"模型很好地解释了这些现象,但仍然存在一些局限性。