金属钒及其氢化物热力学函数的理论计算

强伟荣

（西南交通大学希望学院，成都　610400）

金属钒及其氢化物热力学函数的理论计算

强伟荣

（西南交通大学希望学院，成都610400）

摘要：本文采用广义梯度近似的密度泛函理论，采用虚晶近似，优化计算了不同晶型钒氢化物的结构、能量等，以及在标准条件下的热容，熵，哈密顿自由能，吉布斯自由能等热力学函数，并对计算结果进行了讨论。

关键词：钒氢；化物；热力学

1　前言

金属钒因比重低，质地硬，高强度，性能稳定等特点，被认为是一种优良材料，钒基贮氢合金作为很好的贮氢材料在民用和国防工业中具有很广的应用前景。近年来，许多学者对此进行了研究，取得了一定的研究成果。本文采用密度泛函理论及其微扰理论分别计算钒及钒氢化物的结构，能量，以及其在标准条件下的热容，熵，哈密顿自由能和吉布斯自由能等热力学函数，并对计算结果进行了讨论。

2　计算方法

在德拜理论中，德拜频谱与实际的晶格振动频谱有较大的差异。要准确地计算晶体的热力学函数，应采用实际的振动频谱，即f（ε）代替德拜频谱，并在全频区积分。振动频率ω对应着声子能量ε。声子巨配分函数为式（1），系统的内能为，其中E为系统的电子能量，通过计算可得到晶格振动的热运动能量，晶格振动对系统热容的贡献，晶格振动对系统熵的贡献S，系统的自由能F，吉布斯自由能G。

3　结果与讨论

二者在x等于0.0468时出现交叉，表明在298.15K时，随着氢原子含量的增加，时，晶体结构将由结构变化为结构。时，结构的吉布斯自由能最低，表明当时，氢原子的增加将使晶体结构由结构变化为结构。结构的吉布斯自由能与氢原子含量x的关系为：

文献［3]采用计算程序的局域密度泛函近似法得到范围晶体为结构，在范围为结构，表明储氢过程中的晶型及变化需进一步研究。

4　结论

通过引入虚晶近似，采用密度泛函理论的赝势方法，优化计算了和两种晶体结构，，以及三种晶体结构

参考文献：

［1］Bel laiche L，et al2000 Phys.Rev.B 61 7877

［2］胡子龙.储氢材料［M].北京：化学工业出版社.2003

［3］彭述明，赵鹏骥，杨茂年等.原子能科学技术［J].2000.34 469

［4］强伟荣，黄整，陈波等.原子与分子物理学报［J].2008.25 822

［5]汪志诚.热力学与统计物理［M].北京：高等教育出版社.2001