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论文主要从电子结构角度,采用LST/QST方法对比分析不同过渡金属对氢在Mg2Ni体相内的扩散动力学的影响机理,给实验结果提供理论指导。1、首先研究了氢原子在Mg2Ni(100)面的吸附及扩散性能,计算结果表明氢原子在最稳定吸附位(K空位)的吸附能为0.85 eV。将H原子吸附在空位优化后的结构作为初态,在Mg2Ni(100)面次表面Mg-Ni桥位添加氢原子,将优化后的结构作为末态,利用LST/QST过渡态搜索,计算得扩散势垒为0.91 eV。扩散势垒较高,这与实验中得到Mg2Ni氢化物很稳定,所以反应动力学性能不好的结论相符。2、在AgMg11Ni6(100)面和TiMg11Ni6(100)面,计算得到氢原子在Ni顶位吸附能最高,说明Ni顶位是氢原子最稳定的吸附位。氢原子在AgMg11Ni6(100)面由Ni顶位扩散到次表层的扩散势垒为0.24 eV,在TiMg11Ni6(100)面由Ni顶位扩散到次表层的扩散势垒为0.72 eV,扩散势垒均有所降低。实验结果表明,Mg2Ni的吸氢反应焓为-65.14 kJ/mol, Mg2-xAgxNi (x=0.16667)的吸氢反应焓为-53.63 kJ·mol-1。掺杂少量Ag的Mg2-xAgxNi (x=0.05,0.1)合金的动力学性能得到提高。Ti掺杂也能改善合金的动力学性能,如Mg1.5Ti0.5Ni在20个小时就达到放电的峰值。掺杂Ag,Ti以后,氢在合金内更容易扩散,从而提高了合金动力学性能。3、氢原子在Mg12Ni5Pd(100)面的扩散势垒为0.48 eV。在Mg12Ni5Zn(100)面扩散势垒(扩散到次表面Mg-Ni桥位)为0.07 eV,远低于H原子在Mg2Ni(100)面的扩散势垒。Mg原子和Pd/Zn的距离比未掺杂时Mg原子和Ni的距离小,说明掺杂后Mg原子和Pd/Zn的相互作用较强,氢原子和Mg原子相互作用减弱,掺杂使得氢更容易在合金中扩散。实验证明Pd含量越高,氢的扩散系数越大。掺杂Pd能提高合金的放氢速率。而掺杂Zn后,Mg2Ni吸放氢动力学性能提高了。计算结果和实验结果相符。4、在Mg12Ni5Zr(100)和Mg12Ni5Mn(100)面,Mg原子顶位和Mn原子顶位是氢原子最稳定的吸附位,吸附能分别是1.68 eV、0.96 eV。氢原子在掺杂表面的吸附能较高,说明H原子稳定吸附在表面。Mg原子和Zr的距离变大,说明Zr原子和Mg原子间的相互作用减弱。而Mn掺杂使原子间的距离减小,H和Mg、Ni之间的相互作用增强。早前报道用Zr掺杂替代Ni能够显著提高其放电性能。用Mn掺杂替代Mg制备纳米合金,发现储氢量提高,放电容量也明显增加。计算结果和实验结果一致。