Ca(BH_4)_2络合物电子结构及热力学稳定性的第一性原理研究

利用第一性原理研究了低温及高温相Ca(BH_4)_2络合物的电子结构、晶格振动及其反应焓.计算结果表明:低温及高温相Ca(BH_4)_2中Ca^(+2)与[BH_4]^-以离子键形式相结合,[BH_4]^-离子中B原子和H原子以共价键形式相结合,对该共价键有贡献的主要是B原子的2p轨道电子,H原子的1s轨道电子.Ca(BH_4)_2可能的反应路径为:Ca(BH_4)_2→2CaH_2+CaB_6+10H_2,该反应在300 K下反应焓为43.22 kJ/molH_2.拉伸B—H键所对应的声子频率较高,其值为2360～2500 cm^(-1),这可能是导致B—H键断裂释放氢气需要较高温度的主要原因之一.

Ti,Nb和Zr掺杂对Ca(BH_4)_2·2NH_3储氢性能的影响

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺杂元素Ti,Nb和Zr取代Ca原子后对Ca(BH4)2·2NH3储氢性能的影响.通过计算体系的晶体结构、占位能、态密度及电子密度拓扑性质,分析了原子间的成键情况和结构稳定性.结果表明:Ti,Nb,Zr分别取代Ca(BH4)2·2NH3中的Ca原子,Ti取代最容易形成稳定结构,Zr次之,Nb最难形成.Ca(BH4)2·2NH3结构中,B—H,N—H键都以共价作用为主,且N—H键比B—H键作用强.掺杂原子取代后改变BH4基团的稳定性,同时掺杂原子对N作用增强,减弱NH3分子释放对脱氢的影响.Nb原子取代对B—H影响最大,最能改善Ca(BH4)2·2NH3体系的脱氢性能,使H更易脱去.