NiF2掺杂对MgH2解氢性能影响机制研究

采用第一原理赝势平面波方法,计算分析了NiF2掺杂对MgH2解氢性能的影响,合金形成热计算结果表明:F原子优先占据MgH2中的H原子位,无论F原子占H位还是占居间隙位置都能形成更为稳定的结构。F原子占据MgH2间隙位置时,H原子的解离能明显降低,说明F原子占据间隙位置时,能够改善MgH2体系的解氢性能。Ni原子置换MgH2中的Mg原子后,MgH2体系的形成热与H原子的解离能都降低,说明在MgH2体系中加入Ni原子能够改善MgH2体系的解氢性能。电子态密度,交叠聚居数结果表明:F或Ni原子掺杂后MgH2解氢能力增加,归因于MgH2体系费米能级附近的能隙变窄以及H-H原子的键长变短。合金形成热及交叠聚居数结果表明,Mg与F元素容易成键形成更为稳定的Mg F2化合物,Ni元素与MgH2形成不稳定的Mg2Ni H4化合物,从微观层面证实了NiF2的加入促进化学反应NiF2+3MgH2=Mg F2+Mg2Ni H4+H2的进行,形成更为稳定的Mg F2和不稳定的Mg2Ni H4化合物,从而改善MgH2体系的解氢性能。