| 题名 | LaFeO_3中氢的吸附及扩散机理的第一性原理研究 |
| 作者 | 潘昌昌 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 陈玉红 |
| 关键词 | 密度泛函理论 LaFeO3 表面吸附 体相占位 过渡态 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | ABO3型氧化物作为镍氢电池新型的负极材料,不仅反应活性好,放电容量高,储氢现象具有普遍性,而且成本低、易活化、具有较好的化学稳定性等优点,因此极具一种潜在的应用价值。但是ABO3型氧化物中H原子的占位、H原子的扩散机制等基础性问题尚不清楚,因而运用第一性的原理方法,计算研究了H2分子在LaFeO3（010）表面的吸附性质,H原子在LaFeO3（010）体相中的占位以及扩散过程。通过计算表面能确定LaFeO3（010）为最稳定的吸附表面。研究表明,H2分子在（010）表面主要有三种化学吸附:第一种吸附发生在O-O桥位,H2分子完全解离分别吸附于表面两个O原子上,形成两个-OH基,这是最佳吸附位置,此时H原子与表面O原子的作用主要是H 1s与O 2p轨道杂化作用的结果,H-O之间为典型的共价键;H2分子的解离能垒为1.542e V,说明表面需要一定的热条件,H2分子才会发生解离吸附过程;第二种吸附发生在Fe-O桥位,H2分子完全解离,一个H原子吸附在O原子上形成-OH基,另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键;第三种吸附发生在O顶位,H2分子部分解离吸附在同一个O原子上形成H2O分子,H2O分子容易脱离表面形成氧空位。此外,H2分子在吸附的过程还可以发生物理吸附。本文同时研究了H原子在LaFeO3（010）表面的吸附和体相中的占位以及相应的过渡态,研究表明:H原子在表层的最佳吸附位置是O1原子顶位,同时表面Fe位置也能够储氢;吸附在表面Fe原子上的H原子易扩散到邻近的O原子上,吸附在O原子上的H原子也易扩散到邻近更稳定的O原子上,但在Fe原子间的扩散很难以发生。H原子在次表层的最佳占据位置是O3原子附近,H从表面扩散到次表层,途经最近邻位置,与直接扩散相比是更有利的扩散路径,其最佳扩散路径为:H原子由表层O1原子顶位扩散至次表层中O1原子附近,然后扩散至次表层中O3原子附近。H原子在体相第三层的最佳占据位置可能为O4原子附近或者O5原子附近,H原子由O3原子附近扩散至O5原子附近所需克服的能垒值更低,O5为体相第三层的最佳占据位置,H原子由O3原子附近扩散至O5原子附近为次表层向体相第三层扩散的最佳路径。同时发现体相第三层中Fe原子也能够储氢,H原子易占据在O原子附近。因此H原子由表层向体相扩散的最佳路径为:H原子由表层O1原子顶位扩散至次表层中O1原子附近,然后扩散至次表层中O3原子附近,最后扩散至体相第三层中O5原子附近,扩散过程是围绕O原子层层向内递进的过程,不断重复进行跳跃—旋转式传导。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 39 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91364]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 潘昌昌. LaFeO_3中氢的吸附及扩散机理的第一性原理研究[D]. 2016. |
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