镁基合金具有资源丰富、储氢容量大、密度小、价格低廉、无污染等特点，被视为最有发展前途的储氢材料之一。但其同时也存在动力学性能差、放氢温度高等不足，严重阻碍其实用化进程。已有研究表明，通过采用元素取代、材料纳米化/非晶化、表面改性、材料复合化等方法，可不同程度地改善材料的吸放氢热力学、动力学、电化学性能和循环寿命。到目前为止，有关储氢金属与氢原子之间的相互作用以及吸放氢的热力学和动力学过程的微观机制仍不清楚，需要建立理论模型来研究合金的储氢机理。从储氢机理来看，表面吸附是吸氢过程的初始阶段，因此，表面性质的研究对深入分析Mg₂Ni吸氢性能将具有重要意义。论文从镁基储氢材料微观结构出发，采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势（PWP）方法，选取广义梯度近似（GGA）下的PW91泛函来描述交换相关能。首先计算了Mg₂Ni体相和三个低指数（100,010,110）表面的晶体结构和电子性质，确定适宜的吸氢表面；其次研究了氢在清洁Mg₂Ni（100）和（010）表面吸附的吸附位、吸附能和电子结构；最后用Sc、Co原子分别取代表面的Mg、Ni原子，讨论了其吸氢表面的吸附位置、吸附能和电子结构，分析掺杂对Mg₂Ni表面吸氢的影响机理。本论文得到如下结论：1.研究Mg₂Ni体相（100）、（010）和（110）面的结构和性质发现：（100）和（010）面Ni1-Ni2原子间相互作用明显强于Mg1-Ni1原子间相互作用，电子密度向Ni浓集，Ni原子间成键作用较强，且Mg₂Ni（100）、（010）表面具有较高的表面能，表面活性较大，易于吸氢。（110）面原子间成键作用明显小于（100）和（010）面，原子间距较大，氢易于向体内扩散；但该面表面能最低，表面活性小，吸氢困难；因此Mg₂Ni（110）表面不宜作为吸氢表面，而Mg₂Ni（100）与（010）表面可作为吸氢表面。2.在清洁Mg₂Ni（100）面，氢原子稳定吸附位的吸附能大小顺序为：G吸附位> D吸附位>F吸附位，其中G吸附位的吸附能力最强，属于化学吸附。氢原子在C吸附位的吸附位阻比D大。Co掺杂后稳定的吸附位未发生变化，但表面吸附能增加，吸氢能力增强。Sc掺杂后，稳定的吸附位为g、f、c三个位置。与清洁表面相比，掺杂Sc使得c吸附位的吸附能力增强，变成稳定吸附位。3.在清洁Mg₂Ni（010）面，氢原子稳定吸附位的吸附能大小顺序为：C吸附位> F吸附位>B吸附位，C吸附位含有两个易吸氢的Ni原子，吸附能力最强。Co掺杂后稳定的吸附位置未发生变化，但使得Mg₂Ni（010）表面吸附能增加，吸氢能力增强。Sc掺杂后使得b吸附位氢原子处于不稳定的位置，e吸附位因含有较强吸氢能力的Sc原子成为了稳定的吸附位，因此稳定吸附位为c、f、e位。4.氢分子在清洁Mg₂Ni（010）面易于解离，并且解离后的氢原子与表面存在较强的相互作用，其中Ni-Ni桥位为最稳定吸附位。初始吸附方式有三种，其中Hor1吸附方式（H₂分子的成键方向与表面平行且与表面原子间成键方向平行）的吸附能最大。Co掺杂对（010）表面的吸H2起到催化作用，增强了Ni-Ni桥位和Ni顶位的吸氢能力，而对Mg-Ni桥位影响不大。本文创新点：1.理论上确定了Mg₂Ni（100）和（010）表面为吸氢表面。氢在清洁的Mg₂Ni（100）和（010）表面的稳定吸附位均与Ni原子相关。2. Co掺杂未影响（100）和（010）面的稳定吸附位，但增加了表面吸附能，吸氢能力增强。3. Sc掺杂明显增强了（100）面c位和（010）面e位的吸氢能力，使其成为稳定吸附位。4.对比氢在Sc、Co掺杂的Mg₂Ni表面吸附情况发现，Sc掺杂表面的吸氢能力强于Co掺杂。