基于密度泛函理论研究高压下LiAlH4的结构相变

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三元碱金属氢化物4MAH(MLi,Na;AB,Al)由于其理论储氢含量较高,作为储氢材料而倍受科研工作者的广泛关注。其中4LiAlH由于具有较高理论储氢含值(10.6wt.%)而被广泛的研究。该物质在一定的条件下,可以释放或吸收氢。  本文是以密度泛函理论为基础,应用第一性原理赝势平面波计算方法,对三元碱金属氢化物4LiAlH在高压下的性质进行了系统地分析研究。研究表明,当压强达到2.0GPa时,α-LiAlH结构(空间群为1P2/c),会相变到α-LiAlH结构(空间群为I2/b)。相变伴随发生了17%的体积坍塌,为一级相变。对电子态密度的进一步的研究表明,体积突变的原因与Al原子的s轨道电子跃迁至p轨道有关。声子谱的计算结果表明,在相变压强作用下,α-LiAlH的晶体结构的声子谱稳定,说明相变与声子软化无关。密立根布居分析结果表明,α-LiAlH和α-LiAlH结构中Li+与4[AlH]α基团存在离子相互作用,高压相α-LiAlH结构中Al-H的sBOP值大于常压相α-LiAlH,因此高压相α-LiAlH释放H原子更加困难。
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