LaNi5固溶碳杂质存在形式研究

作者：苏旭; 张桂凯; 杨江荣^*

来源：稀土, 2021, 42(06): 25-30.

DOI：10.16533/j.cnki.15-1099/tf.20210073

• LaNi5
• 碳杂质
• 第一性原理
• 空位缺陷

含碳杂质的LaNi5在吸放氢过程中容易产生气体杂质CH4,进而会影响H2的纯度。为认识LaNi5中的固溶碳杂质的氢化行为,采用第一性原理首先对LaNi5中固溶碳杂质的存在形式进行了研究。计算结果表明,理想LaNi5晶体中固溶的碳原子稳定存在于2d(5个Ni原子),3f(2个La原子和4个Ni原子)间隙位置,且当碳原子存在于2d位置时更稳定,此时碳原子和镍原子间存在一定的离子键合。计算得到碳原子在3f位置向2d位置扩散的能垒为0.628 eV,表明常温下碳原子并不能从3f向2d位置扩散。考虑到实际晶体不可避免具有缺陷,进一步研究了含空位缺陷的LaNi5中的碳原子的存在形式。研究发现LaNi5中易形成Ni2c空位,且空位中存在两个碳原子时较稳定,此时两个碳原子间存在共价作用,并与周围镍原子存在离子间的相互作用。

• 单位
  中国工程物理研究院材料研究所