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掺杂Fe对VH2解氢性能影响的第一性原理研究

李荣 罗小玲 梁国明 付文升

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掺杂Fe对VH2解氢性能影响的第一性原理研究

李荣, 罗小玲, 梁国明, 付文升

First-principles study of influence of dopants Fe on the dehydrogenation properties of VH2

Li Rong, Luo Xiao-Ling, Liang Guo-Ming, Fu Wen-Sheng
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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Fe掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响.通过计算Fe掺杂VH2前后体系的合金形成热、V-H之间的重叠布居数、电子态密度、电子密度,发现Fe掺杂VH2后,随着Fe含量增加,合金体系的晶胞参数和晶胞体积逐渐减少;体系的负合金形成热逐渐减少,且掺杂后体系的负合金形成热都比VH2的负合金形成热小,体系的稳定性降低;电子态密度计算也显示Fe掺杂后费米能级处的电子浓度增加,体系稳定性降低;重叠布居数和电子密度计算表明掺杂后V-H之间的重叠布居数由0.1减小为0.08或0.09,V-H之间的电子密度减少,说明V和H原子之间的相互作用减弱,提高了VH2的解氢性能.计算结果解释了实验现象.
    In this paper, the influence of doping Fe on the electronic structure and the dehydrogenation property of VH2 is investigated by using the plane wave ultrasofi pseudopotential method which is base on the first principles of density functional theory (DFT). The calculated results are as follows: (1)the unit cell volume, the cell parameter, and the alloy formation heat of VH2 gradually decrease with the increase of Fe; (2) the fermi level electron density increases by dopping Fe; (3)the population the and electron density of V-H bond both decrease with doped Fe. These results indicate that the stability is declined and the interaction between V and H atom is weakened by adding Fe into the VH2 system. So it comes to the conclusion that the hydrogen desorption property of VH2 can be improved by adding Fe.
    • 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]

    Itoh H, Arashima H, Kubo K 2005 J. Alloys Comp. 404 417

    [2]
    [3]

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

    [4]

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

    [5]
    [6]

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

    [7]
    [8]

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

    [9]
    [10]
    [11]

    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]

    [12]

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

    [13]
    [14]
    [15]

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

    [16]

    Basak S, Shashikala K, Sengupta P 2007 Int. J. Hydr. Ener. 32 4973

    [17]
    [18]

    Sung W C, Jeong H Y, Gun S 2008 Int. J. Hydr. Ener. 33 1700

    [19]
    [20]

    Jeong H Y, Gun S, Sung W C 2007 Int. J. Hydr. Ener. 32 2977

    [21]
    [22]

    Zheng F P, Chen L X, Wang Y R 2006 J. Func. Mate. 37 1438(in chinese)[郑坊平、陈立新、王亚茹 2006 功能材料 37 1438]

    [23]
    [24]
    [25]

    Yu X B, Feng S L, Wu Z 2005 J. Alloys Comp. 393 129

    [26]
    [27]

    Cho S W, Enoki H, Akiba K 2000 J. Alloys Comp. 307 304

    [28]
    [29]

    Yan Y G,Chen Y G, Liang H 2007 J. Alloys Comp. 427 110

    [30]
    [31]

    Yan Y G, Chen Y G, Zhou X X 2006 J. Alloys Comp. 11 122

    [32]
    [33]

    Yan Y G, Chen Y G, Wu C L 2007 J. Power Sources 164 799

    [34]
    [35]

    Zhou X X., Chen Y G, Yan Y G 2008 Rare Metal Mat. Eng. 37 374(in Chinese)[周潇潇、陈云贵、严义刚 2008 稀有金属材料与工程 38 1061]

    [36]

    Li R, Zhou S Q, Liang G M, Liu S P 2007 Chin. J. Inorg. Chem. 23 584(in Chinese)[李 荣、周上祺、梁国明、刘守平 2007 无机化学学报 23 584]

    [37]
    [38]

    Li R, Zhou S Q, Liang G M, Liu S P 2007 Rare Metal Mat. Eng. 36 1592

    [39]
    [40]
    [41]

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

    [42]

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

    [43]
    [44]

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

    [45]
    [46]

    Nakamura H, Nguyen M D, Pettifor D G 1998 J. Alloys Comp. 281 81

    [47]
    [48]

    Zhou D W, Liu J S, Peng P 2008 Sci. Chin. E 38 1061(in Chinese)[周惦武、刘金水、彭 平 2008 中国科学E辑 38 1061]

    [49]
    [50]

    Reilly J J, Wiswall R H 1970 Inorg. Chem. 9 1678

    [51]
    [52]

    Zhao M, Song X P, Pei P, Zhang P L 2009 Rare Metal Mat. En. 38 651(in Chinese)[赵 铭、宋西平、裴 沛、张沛龙 2009稀有金属材料与工程 38 651]

    [53]
    [54]

    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]

    [55]
    [56]

    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]

    [57]
  • [1]

    Itoh H, Arashima H, Kubo K 2005 J. Alloys Comp. 404 417

    [2]
    [3]

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

    [4]

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

    [5]
    [6]

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

    [7]
    [8]

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

    [9]
    [10]
    [11]

    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]

    [12]

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

    [13]
    [14]
    [15]

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

    [16]

    Basak S, Shashikala K, Sengupta P 2007 Int. J. Hydr. Ener. 32 4973

    [17]
    [18]

    Sung W C, Jeong H Y, Gun S 2008 Int. J. Hydr. Ener. 33 1700

    [19]
    [20]

    Jeong H Y, Gun S, Sung W C 2007 Int. J. Hydr. Ener. 32 2977

    [21]
    [22]

    Zheng F P, Chen L X, Wang Y R 2006 J. Func. Mate. 37 1438(in chinese)[郑坊平、陈立新、王亚茹 2006 功能材料 37 1438]

    [23]
    [24]
    [25]

    Yu X B, Feng S L, Wu Z 2005 J. Alloys Comp. 393 129

    [26]
    [27]

    Cho S W, Enoki H, Akiba K 2000 J. Alloys Comp. 307 304

    [28]
    [29]

    Yan Y G,Chen Y G, Liang H 2007 J. Alloys Comp. 427 110

    [30]
    [31]

    Yan Y G, Chen Y G, Zhou X X 2006 J. Alloys Comp. 11 122

    [32]
    [33]

    Yan Y G, Chen Y G, Wu C L 2007 J. Power Sources 164 799

    [34]
    [35]

    Zhou X X., Chen Y G, Yan Y G 2008 Rare Metal Mat. Eng. 37 374(in Chinese)[周潇潇、陈云贵、严义刚 2008 稀有金属材料与工程 38 1061]

    [36]

    Li R, Zhou S Q, Liang G M, Liu S P 2007 Chin. J. Inorg. Chem. 23 584(in Chinese)[李 荣、周上祺、梁国明、刘守平 2007 无机化学学报 23 584]

    [37]
    [38]

    Li R, Zhou S Q, Liang G M, Liu S P 2007 Rare Metal Mat. Eng. 36 1592

    [39]
    [40]
    [41]

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

    [42]

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

    [43]
    [44]

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

    [45]
    [46]

    Nakamura H, Nguyen M D, Pettifor D G 1998 J. Alloys Comp. 281 81

    [47]
    [48]

    Zhou D W, Liu J S, Peng P 2008 Sci. Chin. E 38 1061(in Chinese)[周惦武、刘金水、彭 平 2008 中国科学E辑 38 1061]

    [49]
    [50]

    Reilly J J, Wiswall R H 1970 Inorg. Chem. 9 1678

    [51]
    [52]

    Zhao M, Song X P, Pei P, Zhang P L 2009 Rare Metal Mat. En. 38 651(in Chinese)[赵 铭、宋西平、裴 沛、张沛龙 2009稀有金属材料与工程 38 651]

    [53]
    [54]

    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]

    [55]
    [56]

    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]

    [57]
  • [1] 陈光平, 杨金妮, 乔昌兵, 黄陆君, 虞静. Er3+掺杂TiO2的局域结构及电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 0(0): . doi: 10.7498/aps.71.20221847
    [2] 吴洪芬, 冯盼君, 张烁, 刘大鹏, 高淼, 闫循旺. 铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理. 物理学报, 2022, 71(3): 036801. doi: 10.7498/aps.71.20211631
    [3] 钟淑琳, 仇家豪, 罗文崴, 吴木生. 稀土掺杂对LiFePO4性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(15): 158203. doi: 10.7498/aps.70.20210227
    [4] 吴洪芬, 冯盼君, 张烁, 刘大鹏, 高淼, 闫循旺. 铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211631
    [5] 王晓, 黄生祥, 罗衡, 邓联文, 吴昊, 徐运超, 贺君, 贺龙辉. 镍层间掺杂多层石墨烯的电子结构及光吸收特性研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187301. doi: 10.7498/aps.68.20190523
    [6] 闫小童, 侯育花, 郑寿红, 黄有林, 陶小马. Ga, Ge, As掺杂对锂离子电池正极材料Li2CoSiO4的电化学特性和电子结构影响的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187101. doi: 10.7498/aps.68.20190503
    [7] 王凯, 邢艳辉, 韩军, 赵康康, 郭立建, 于保宁, 邓旭光, 范亚明, 张宝顺. 掺Fe高阻GaN缓冲层特性及其对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件的影响研究. 物理学报, 2016, 65(1): 016802. doi: 10.7498/aps.65.016802
    [8] 王平, 郭立新, 杨银堂, 张志勇. 铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(5): 056105. doi: 10.7498/aps.62.056105
    [9] 邓娇娇, 刘波, 顾牡, 刘小林, 黄世明, 倪晨. 伽马CuX(X=Cl,Br,I)的电子结构和光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2012, 61(3): 036105. doi: 10.7498/aps.61.036105
    [10] 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. 物理学报, 2012, 61(9): 093601. doi: 10.7498/aps.61.093601
    [11] 屈年瑞, 高发明. 固态二氧化碳电子结构及性能的理论研究. 物理学报, 2011, 60(6): 067102. doi: 10.7498/aps.60.067102
    [12] 李沛娟, 周薇薇, 唐元昊, 张华, 施思齐. CeO2的电子结构,光学和晶格动力学性质:第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3426-3431. doi: 10.7498/aps.59.3426
    [13] 汪志刚, 张杨, 文玉华, 朱梓忠. ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2051-2056. doi: 10.7498/aps.59.2051
    [14] 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
    [15] 胡方, 明星, 范厚刚, 陈岗, 王春忠, 魏英进, 黄祖飞. 梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1173-1178. doi: 10.7498/aps.58.1173
    [16] 宋庆功, 王延峰, 宋庆龙, 康建海, 褚 勇. 插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7827-7832. doi: 10.7498/aps.57.7827
    [17] 黄 丹, 邵元智, 陈弟虎, 郭 进, 黎光旭. 纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 1078-1083. doi: 10.7498/aps.57.1078
    [18] 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
    [19] 孙 博, 刘绍军, 段素青, 祝文军. Fe的结构与物性及其压力效应的第一性原理计算. 物理学报, 2007, 56(3): 1598-1602. doi: 10.7498/aps.56.1598
    [20] 张 勇, 唐超群, 戴 君. 锐钛矿TiO2及其掺Fe所导致的红移现象研究:赝势计算和紫外光谱实验. 物理学报, 2005, 54(1): 323-327. doi: 10.7498/aps.54.323
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-03
  • 修回日期:  2011-03-04
  • 刊出日期:  2011-11-15

掺杂Fe对VH2解氢性能影响的第一性原理研究

  • 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Fe掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响.通过计算Fe掺杂VH2前后体系的合金形成热、V-H之间的重叠布居数、电子态密度、电子密度,发现Fe掺杂VH2后,随着Fe含量增加,合金体系的晶胞参数和晶胞体积逐渐减少;体系的负合金形成热逐渐减少,且掺杂后体系的负合金形成热都比VH2的负合金形成热小,体系的稳定性降低;电子态密度计算也显示Fe掺杂后费米能级处的电子浓度增加,体系稳定性降低;重叠布居数和电子密度计算表明掺杂后V-H之间的重叠布居数由0.1减小为0.08或0.09,V-H之间的电子密度减少,说明V和H原子之间的相互作用减弱,提高了VH2的解氢性能.计算结果解释了实验现象.

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