金属－氮－氢体系晶体结构与贮氢性能的从头算进化模拟预测

金属－氮－氢体系因具有较高的理论贮氢密度，并在成分替代作用下，能明显改善体系的吸放氢性能，已引起国内外的广泛关注。但在绝大多数情况下，仅依赖目前的实验手段仍难以准确标定这类轻质金属配位氢化物的晶体结构。为解决这个问题，本课题将采用从头算进化模拟方法，以由第一性原理计算得到的自由能作为评估函数，优化模拟参数，施加原子遗传、原子和晶格突变、原子置换等进化操作，在不需要任何实验结构信息的前提下，理论预测金属－氮－氢体系包括Li2NH、Be(NH2)2、Mg(NH2)2、以及Ca(NH2)2新型配位氢化物的晶体结构，并进行精确的电子结构计算和化学成键分析，从微观角度研究金属－氮－氢体系的贮氢性能与电子结构的内在联系，阐明改善体系贮氢性能的电子作用机制，为进一步的实验研究提供基础数据和重要的理论依据。

金属－氮－氢体系因具有较高的理论储氢密度，并在成分替代作用下，能明显改善体系的吸放氢性能，已引起国内外的广泛关注。但在绝大多数情况下，仅依赖目前的实验手段仍难以准确标定这类轻质金属配位氢化物的晶体结构。为解决这个问题，本课题将采用从头算进化模拟方法，以由第一性原理计算得到的自由能作为评估函数，优化模拟参数，施加原子遗传、原子和晶格突变、原子置换等进化操作，在不需要任何实验结构信息的前提下，成功预测出LiNH2，NaNH2，KNH2，Li2NH基态及高压相晶结构，并进行了精确的电子结构计算和化学成键分析，从微观角度研究了金属－氮－氢体系的储氢性能与电子结构的内在联系，通过理论计算证实了LiNH2，NaNH2高压结构存在N-H..N氢键，可以弱化NH2单元的N-H作用，将对其吸放氢性的改善产生重要的影响。相关研究成果已在J. Phys. Chem. C, J. Alloys. Compd.等国外期刊上发表。