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稀土元素掺杂对VH2解氢性能的影响

李荣 罗小玲 梁国明 付文升

稀土元素掺杂对VH2解氢性能的影响

李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升
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  • 采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面波超软赝势方法,研究了La, Ce和Pr掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响.计算结果显示La, Ce和Pr掺杂VH2后晶体模型的费米能级Ef处 电子浓度N (Ef)的增加,表明体系结构稳定性减弱,解氢能力增强; 电子密度计算也显示V-H之间相互作用减弱,解氢能力增强;同时Mulliken布居数计算结果还显示掺杂以后 解氢能力增强与V-d轨道Mulliken布居数减少, V-s轨道Mulliken布居数增加有关.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 20971132),重庆市自然科学基金(批准号: CSTC2009BB4243) 和重庆市教委科技项目(批准号: KJ090810, KJ070809)资助的课题.
    [1]

    Young K, Fetcenko M A, Li F 2009 J. Alloys Comp. 468 482

    [2]

    Singh B K, Cho S W, Yoon H S 2008 Mate. Chem. Phys. 112 686

    [3]

    Pan H G, Li R, Liu Y F 2008 J.Alloys Comp. 463 189

    [4]

    Zhu Y F, Liu Y F, Hua F 2008 J. Alloys Comp. 463 528

    [5]

    Zhou J J, Chen Y G, Wu C L, Pang L J, Zhen X, Gao T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7044 (in Chinese) [周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 庞立娟, 郑欣, 高涛 2009 物理学报 58 7044]

    [6]

    Elanski D, Lim J W, Mimura K 2006 J. Alloys Comp. 421 203

    [7]

    Li S C, Zhao M S, Wang L M 2008 Mate. Sci. Eng. B 150 168

    [8]

    Basak S, Shashikala K, Sengupta P 2007 Int. J. Hydrogen Energy 32 4973

    [9]

    Sung W C, Jeong H Y, Gun S 2008 Int. J. Hydrogen Energy 33 1700

    [10]

    Jeong H Y, Gun S, Sung W C 2007 Int. J. Hydrogen Energy 32 2977

    [11]

    Liu Y, Zhao M S, Li S C, Wang Y Z, Ma L, Song J 2008 J. Chinese Rare Earth Soc. 26 188 (in Chinese) [刘妍, 赵敏寿, 李书存, 王艳芝, 马琳, 宋杰 2008 中国稀土学报 26 188]

    [12]

    Li J, Zhao M S, Hou C P, Huang L, Zhu X J, Cao G Y 2007 Rare Metals 31 772 (in Chinese) [李佳, 赵敏寿, 侯春平, 黄亮, 朱新坚, 曹广益 2007 稀有金属 31 772]

    [13]

    Luo Y C, Zhang T J, Wang D, Kang L 2010 Acta Phys.-Chim. Sin 26 2397 (in Chinese) [罗永春, 张铁军, 王铎, 康龙 2010 物理化学学报 26 2397]

    [14]

    Li R, Luo X L, Liang G M, Fu W S 2011 Science China B 41 1506 (in Chinese) [李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升 2011 中国科学B辑 41 1506]

    [15]

    Li R, Luo X L, Liang G M, Fu W S 2011 Acta Phys. Sin. 60 117105 (in Chinese) [李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升 2011 物理学报 60 117105]

    [16]

    Li R, Zhou S Q, Chen C G, Liu S P 2005 Acta Phys.-Chim. Sin. 21 716

    [17]

    Matumura T, Yukawa H, Morinaga M 1999 J. Alloys Comp. 284 82

    [18]

    Segall M D, Lindan P L, Probert M J 2002 J. Phys-Condens Mat. 14 2717

    [19]

    Marlo M, Milman V 2000 Phys. Rev. B 62 2899

    [20]

    Zhang H, Qi K Z, Zahng G Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 8077 (in Chinese) [张辉, 戚克振, 张国英 2009 物理学报 58 8077]

    [21]

    Zhao Z Y, Liu Q J, Zhang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6592 (in Chinese) [赵宗彦, 柳清菊, 张瑾 2007 物理学报 56 6592]

  • [1]

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    [2]

    Singh B K, Cho S W, Yoon H S 2008 Mate. Chem. Phys. 112 686

    [3]

    Pan H G, Li R, Liu Y F 2008 J.Alloys Comp. 463 189

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    Zhu Y F, Liu Y F, Hua F 2008 J. Alloys Comp. 463 528

    [5]

    Zhou J J, Chen Y G, Wu C L, Pang L J, Zhen X, Gao T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7044 (in Chinese) [周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 庞立娟, 郑欣, 高涛 2009 物理学报 58 7044]

    [6]

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    [7]

    Li S C, Zhao M S, Wang L M 2008 Mate. Sci. Eng. B 150 168

    [8]

    Basak S, Shashikala K, Sengupta P 2007 Int. J. Hydrogen Energy 32 4973

    [9]

    Sung W C, Jeong H Y, Gun S 2008 Int. J. Hydrogen Energy 33 1700

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    Jeong H Y, Gun S, Sung W C 2007 Int. J. Hydrogen Energy 32 2977

    [11]

    Liu Y, Zhao M S, Li S C, Wang Y Z, Ma L, Song J 2008 J. Chinese Rare Earth Soc. 26 188 (in Chinese) [刘妍, 赵敏寿, 李书存, 王艳芝, 马琳, 宋杰 2008 中国稀土学报 26 188]

    [12]

    Li J, Zhao M S, Hou C P, Huang L, Zhu X J, Cao G Y 2007 Rare Metals 31 772 (in Chinese) [李佳, 赵敏寿, 侯春平, 黄亮, 朱新坚, 曹广益 2007 稀有金属 31 772]

    [13]

    Luo Y C, Zhang T J, Wang D, Kang L 2010 Acta Phys.-Chim. Sin 26 2397 (in Chinese) [罗永春, 张铁军, 王铎, 康龙 2010 物理化学学报 26 2397]

    [14]

    Li R, Luo X L, Liang G M, Fu W S 2011 Science China B 41 1506 (in Chinese) [李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升 2011 中国科学B辑 41 1506]

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    [16]

    Li R, Zhou S Q, Chen C G, Liu S P 2005 Acta Phys.-Chim. Sin. 21 716

    [17]

    Matumura T, Yukawa H, Morinaga M 1999 J. Alloys Comp. 284 82

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    Zhang H, Qi K Z, Zahng G Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 8077 (in Chinese) [张辉, 戚克振, 张国英 2009 物理学报 58 8077]

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    Zhao Z Y, Liu Q J, Zhang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6592 (in Chinese) [赵宗彦, 柳清菊, 张瑾 2007 物理学报 56 6592]

  • [1] 李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升. 掺杂Fe对VH2解氢性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117105. doi: 10.7498/aps.60.117105
    [2] 高潭华, 刘慧英, 张鹏, 吴顺情, 杨勇, 朱梓忠. Al掺杂的尖晶石型LiMn2O4的结构和电子性质. 物理学报, 2012, 61(18): 187306. doi: 10.7498/aps.61.187306
    [3] 李倩倩, 郝秋艳, 李英, 刘国栋. 稀土元素(Ce, Pr)掺杂GaN的电子结构和光学性质的理论研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017103. doi: 10.7498/aps.62.017103
    [4] 李琳, 孙宇璇, 孙伟峰. 层状氧化钼的电子结构、磁和光学性质第一原理研究. 物理学报, 2019, 68(5): 057101. doi: 10.7498/aps.68.20181962
    [5] 刘慧英, 杨 勇, 侯柱锋, 朱梓忠, 黄美纯. InSb的锂嵌入形成能第一原理计算. 物理学报, 2003, 52(7): 1732-1736. doi: 10.7498/aps.52.1732
    [6] 徐贤达, 赵磊, 孙伟峰. 石墨烯纳米网电导特性的能带机理:第一原理计算. 物理学报, 2020, 69(4): 047101. doi: 10.7498/aps.69.20190657
    [7] 雷天民, 吴胜宝, 张玉明, 郭辉, 陈德林, 张志勇. La, Ce, Nd掺杂对单层MoS2电子结构的影响. 物理学报, 2014, 63(6): 067301. doi: 10.7498/aps.63.067301
    [8] 侯振桃, 李彦如, 刘何燕, 代学芳, 刘国栋, 刘彩池, 李英. Ga空位对GaN:Gd体系磁性影响的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(12): 127102. doi: 10.7498/aps.65.127102
    [9] 王松有, 邱建红, 陈良尧, 段国玉, 贾 瑜. 闪锌矿结构的PtN:一种不稳定的过渡金属氮化物. 物理学报, 2006, 55(4): 1979-1982. doi: 10.7498/aps.55.1979
    [10] 孟 醒, 徐晓光, 刘 伟, 孙 源, 陈 岗. 钙钛矿型HoNiO3中电荷歧化的第一原理研究. 物理学报, 2004, 53(11): 3873-3876. doi: 10.7498/aps.53.3873
    [11] 夏中秋, 李蓉萍. 稀土掺杂CdTe太阳电池背接触层ZnTe的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(1): 017108. doi: 10.7498/aps.61.017108
    [12] 郑路敏, 钟淑英, 徐波, 欧阳楚英. 锂离子电池正极材料Li2MnO3稀土掺杂的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(13): 138201. doi: 10.7498/aps.68.20190509
    [13] 高潭华, 吴顺情, 张鹏, 朱梓忠. 表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质. 物理学报, 2014, 63(1): 016801. doi: 10.7498/aps.63.016801
    [14] 高潭华. 表面氢化双层硅烯的结构和电子性质. 物理学报, 2015, 64(7): 076801. doi: 10.7498/aps.64.076801
    [15] 刘慧英, 张秀钦, 方艺梅, 朱梓忠. T型石墨烯及其衍生物的结构与电子特性. 物理学报, 2017, 66(16): 166101. doi: 10.7498/aps.66.166101
    [16] 彭爱华, 谢二庆, 姜 宁, 张志敏, 李 鹏, 贺德衍. 稀土(Tb,Gd)掺杂多孔硅的光致发光性能研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1792-1796. doi: 10.7498/aps.52.1792
    [17] 谢伟, 王银海, 胡义华, 吴浩怡, 邓柳咏, 廖峰. Ca2+离子替代对Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+结构和发光性能的影响. 物理学报, 2010, 59(2): 1148-1154. doi: 10.7498/aps.59.1148
    [18] 侯育花, 黄有林, 刘仲武, 曾德长. 稀土掺杂对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的理论研究. 物理学报, 2015, 64(3): 037501. doi: 10.7498/aps.64.037501
    [19] 吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(12): 7794-7799. doi: 10.7498/aps.57.7794
    [20] 吴红丽, 赵新青, 宫声凯. Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(1): 515-520. doi: 10.7498/aps.59.515
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-08-14
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

稀土元素掺杂对VH2解氢性能的影响

  • 1. 重庆师范大学功能材料实验室, 重庆 400047
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 20971132),重庆市自然科学基金(批准号: CSTC2009BB4243) 和重庆市教委科技项目(批准号: KJ090810, KJ070809)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面波超软赝势方法,研究了La, Ce和Pr掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响.计算结果显示La, Ce和Pr掺杂VH2后晶体模型的费米能级Ef处 电子浓度N (Ef)的增加,表明体系结构稳定性减弱,解氢能力增强; 电子密度计算也显示V-H之间相互作用减弱,解氢能力增强;同时Mulliken布居数计算结果还显示掺杂以后 解氢能力增强与V-d轨道Mulliken布居数减少, V-s轨道Mulliken布居数增加有关.

English Abstract

参考文献 (21)

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