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1、理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical A3型: A2型: A4型: 例如: 对A1型 Cu, a = 361.4 pm (面对角线); (体对角线); 28 配位数与半径的关系: 当配位数由12减小到4时, 实际上键型也由金属键过渡到 共价键. 配位数降低, 金属原子的半径减小. 换算系数如下： 配位数 12 8 6 4 相对对半径比 1.00 0.97 0.96 0.88 一般手册中的金属半径都以4换算成配位数为12时的半 径. 与上表不一致的原因就是因为表93给出的是相应堆积型 式下的半径, 而并非配位数为12时的半径. 29 理论与计算化学实验室 Lab of Th
2、eoretical & Computational Chemistry 2.3 合金的结构和性质 合金是两种或两种以上的金属经过熔合过程后所得 的生成物, 按合金的结构与相图的特点, 合金一般可分为: 合金 金属固溶体 金属化合物 金属间隙化合物 30 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 当两种金属原子的半径、结构型式、电负性相差较 小时, 组成的固溶体, 其结构形式一般与纯金属相同, 只是 一种原子被另一种原子统计地取代, 即每个原子位置上两 种金属都可能存在, 其概率正比两种金属在合金中所占的 比例. 这样, 原子
3、在很多效应上相当于一个统计原子, 是一 种无序结构. 无序固溶体经过缓慢冷却过程, 即退火处理, 结构会 发生有序化, 两种原子各自趋向确定的位置. 金属固溶体 31 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 例如: CuAu合金的无序 有序转变 AuCu的无序结构(a)和有序结构(b) 32 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 金属化合物: 当两种金属原子的半径、结构型式、电负性 相差较大时, 容易形成金属化合物. 储氢合金属于 金属化合物. 目前
4、, 利用金属或合金储氢已取得很大进 展, 先后发现了Ni、Mg、Fe基三个系列的储氢材 料, 其中LaNi5性能良好, 储氢密度超过液氢. 33 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 34 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 晶体由两种结构不同的层交替堆积而成. 35 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 36 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical &
5、 Computational Chemistry 37 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry LaNi5是CaCu5型结构, 六方晶胞(a=511pm,c=397pm), 体积为: 晶胞中含1个LaNi5. 储氢后形成LaNi5H4.5 或LaNi5H6 假定吸氢后体积不变, 则合金中氢的密度为： 比标准状态下氢气的密度(0.089gdm-3)大1000 1250倍, 也比液氢密度大 38 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry e e H2的*与N
6、i的d轨道叠加并 接受Ni的d电子，H2被打开. 各种储氢材料的储氢 机制不尽相同。对于LaNi5 来说，H2分子在合金表面 上首先原子，然后进入合 金内部的间隙位置，因此 同时起到了纯化和功能转 换作用. 39 理论与计算化学实验室 Lab of Theoretical & Computational Chemistry 近年来，储氢材料的研究转向高容量、长寿命材料，主要 是固溶体储氢材料、络合催化氢化物、纳米储氢材料、纳米碳 管或纳米碳纤维。纳米碳管储氢的研究已被国际能源协会（ IEA）列为重点发展项目. 1997年，Heben等人发现单壁碳纳米管在室温下即可大量 储氢，引发了研究热潮, 已有许多研究报道. 但各种文献对碳纳 米管储氢性能报道的数据差别很大, 有的数据不能被其他研究者 重复. 有的文献指出：碳纳米管的纯度、两端是否开口、长度和 孔径是影响储氢性能的关键. 因此，对碳纳米管的储氢性能仍须 作大量艰苦细致的研究. 40
