电场极化增强的AlN薄片的储氢特性

来源期刊：材料科学与工程学报2012年第3期

论文作者：杨文静 黄仁忠 刘柳

文章页码：449 - 784

关键词：储氢材料;电场极化;AlN薄片;动力学;热力学;

摘    要：采用基于密度泛函理论（DFT）的第一原理方法,研究了外加电场对单层AlN薄片储氢性能的影响。通过几何优化得到AlN薄片最稳定的吸氢位置为N原子顶位。研究结果表明:在一定范围内,随着外加电场强度的增加,H2分子在AlN薄片上的吸附能逐渐增大,N—H键长越来越小,H—H键长越来越大。态密度分析表明,加上外电场之后,H-1s轨道与N-2p轨道杂化导致N与H间的交互作用增强。说明电场极化使AlN薄片与H2分子结合得更加紧密,大大提高了AlN薄片的储氢稳定性。而一旦撤销外加电场,H2分子又能恢复到在AlN薄片上的物理吸附状态,使得吸放氢可逆。研究还发现在电场作用下,可同时在AlN薄片的上下表面各吸附一层H2分子,储氢容量显著提高。