论文摘要
本文从密度泛函理论为基础的第一性原理出发，采用广义梯度近似（GGA：Generalized Gradient Approximation），运用全势能线性缀加平面波（FLAPW：Full Potential Linearized Augmented Plane Wave）方法，首先系统的研究了镧基储氢材料中间相中氢原子的微观组态和占据规律，通过优化得到了LaNi5Hx（X=2，3，4，5）的稳定结构和电子性质；另外，优化计算LaNi5He晶体结构来探求氚衰变后氦在合金中的占据位置；并通过氢化物LaNi5H5.5，5He0.5，1和LaNi5H6.5，6He0.5，1以及衍生物LaNi4.5Al0.5H6，5.5，5He0，0.5，1建模研究，对镧基储氢材料氢化物中氦行为进行了详细探讨；以上计算结果均与相关实验数据进行了对比首次对LaNi5H2，3，4，5进行了建模研究，经过优化得到稳定的晶体结构，从理论上验证其存在性，并计算给出了它们的电子密度以及状态密度图。结果表明，几种稳定模型中，H原子最终稳定地排布在基平面（12n位）和中间面（6m位）上，并且由于第一个氢原子占据在12n格位后，引起晶胞体积膨胀，使得第二个氢原子优先占据中间面的6m格位，当氢原子个数从3增加到5时，氢原子在12n格位和6m格位交替占据。通过态密度和电子密度分析，H易与Ni离域形成共价键，而与La成键情况不明显；La原子与Ni原子之间的相互作用随着H原子的增加而有所减弱。对LaNi5He晶体结构，构建了七种不同模型，优化结果表明，氦在十二面体间隙（1b）的能量最低，因此氚衰变后，氦原子优先占据该间隙位置。通过对氦迁移曲线的分析可得，氦原子可以从其他间隙位越过一定的势垒向十二面体间隙扩散与迁移。通过对LaNi5H和LaNi5He二者态密度、电荷密度以及等势面分布的比较发现，La原子和Ni（2c）原子之间电荷密度的降低和势垒的升高，导致了它们之间成键的减弱。对于LaNi5H5.5，5He0.5，1，优化结果表明，氚衰变后的He原子易占据于四面体间隙（6C1）位，而不再是十二面体（1b）格位，这也与XRD的分析结果是一致的。通过对态密度和电荷密度的分析可得，随着体系氦含量的增加，在价带的低能部分带隙逐渐增大；并且在-4.0 eV处出现一个新的窄而高的峰，主要是He的s轨道形成的。另外，氦原子的电荷密度在空间局域性较强，与周围的La原子和Ni原子没有明显的成键现象；并且He原子四周的电荷密度较低，整个He原子处于一个较深的势阱处。首次对LaNi5H6.5，6He0.5，1进行了理论计算，计算结果也证实了在氢化物中氦原子优先占据四面体间隙6c1格位，与LaNi5H5.5，5He0.5，1的计算结果是一致的。与LaNi5H7相比，计算后的晶胞参数a增大了约0.05A，而晶胞参数C却有减小的趋势。为了研究LaNi4.5Al0.5氢化物中氦的行为，首先对LaNi4.5Al0.5H6构建模型并优化，得到其稳定结构；在此基础上对LaNi4.5Al0.5H5.5He0.5和LaNi4.5Al0.5H5He中的氦行为进行了初步探讨。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 储氢材料研究的必要性1.2 储氢材料中氦行为的研究背景5储氢合金的研究现状'>1.3 稀土系LaNi5储氢合金的研究现状1.4 储氢材料中氦行为的研究状况3He的用途'>1.4.1 早期发展和3He的用途1.4.2 现阶段的研究进展1.5 本文的研究目的和主要内容第二章 理论部分2.1 Thomas-Fermi模型2.2 Hohenberg-Kohn定理2.3 Kohn-Sham方程2.4 交换关联能泛函2.4.1 历史沿革2.4.2 分类简介2.4.3 交换相关泛函存在的问题2.5 研究方法与程序介绍2.5.1 全电子法和赝势法2.5.2 线性缀加平面波方法2.5.3 几种常用的程序2.5.4 WIEN2K程序介绍5体系中间相的理论研究'>第三章 LaNi5体系中间相的理论研究3.1 测试k点的选取5H2的优化计算'>3.2 LaNi5H2的优化计算3.2.1 计算模型3.2.2 计算结果3.2.3 电子结构5H3,4,5的优化计算'>3.3 LaNi5H3,4,5的优化计算3.3.1 计算模型5H3的模型'>3.3.1.1 LaNi5H3的模型5H4,5的模型'>3.3.1.2 LaNi5H4,5的模型3.3.2 计算结果和讨论3.3.2.1 结构优化结果3.3.2.2 状态密度3.3.2.3 电子密度3.4 小结5基储氢材料性能的影响'>第四章 氦对LaNi5基储氢材料性能的影响5He的理论计算'>4.1 LaNi5He的理论计算4.1.1 He的占位模型4.1.2 结构优化结果4.1.3 间隙迁移曲线5H的态密度对比分析'>4.1.4 与LaNi5H的态密度对比分析4.1.5 电荷密度和等势面的分析4.1.6 小结5HxHey（x=5,5.5;y=0.5,1）的理论计算'>4.2 LaNi5HxHey（x=5,5.5;y=0.5,1）的理论计算5H6结构的优化'>4.2.1 LaNi5H6结构的优化5H5.5.5He0.5.1模型的构建'>4.2.2 LaNi5H5.5.5He0.5.1模型的构建4.2.3 结果与讨论4.2.4 态密度分析4.2.5 电荷密度分析5HxHey（x=6,5.6;y=0.5,1）的理论计算'>4.3 LaNi5HxHey（x=6,5.6;y=0.5,1）的理论计算5H7结构的优化'>4.3.1 LaNi5H7结构的优化5H6.5.6He0.5,1的计算模型'>4.3.2 构建LaNi5H6.5.6He0.5,1的计算模型4.3.3 几何优化结果4.3.4 态密度分布4.3.5 电荷的空间分布4.4 小结4.5Al0.5氢化物性能的影响'>第五章 氦对LaNi4.5Al0.5氢化物性能的影响4.5Al0.5H6氢化物的理论计算'>5.1 LaNi4.5Al0.5H6氢化物的理论计算4.5Al0.5H6氢化物的计算模型'>5.1.1 LaNi4.5Al0.5H6氢化物的计算模型5.1.2 优化结果4.5Al0.5H6态密度分析'>5.1.3 LaNi4.5Al0.5H6态密度分析4.5Al0.5H6电荷密度分析'>5.1.4 LaNi4.5Al0.5H6电荷密度分析4.5Al0.5H5.5.5He0.5.1理论研究'>5.2 LaNi4.5Al0.5H5.5.5He0.5.1理论研究5.2.1 建模过程5.2.2 计算结果及分析讨论5.2.3 体系态密度分析5.2.4 价电子空间分布5.3 小结第六章 总结在校期间发表的文章致谢
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标签：密度泛函论文; 全势能线性缀加平面波论文; 态密度论文; 电子密度论文; 势能分布论文; 中间相论文; 氢化物论文; 氚衰变论文;
