強(qiáng)偉榮

（西南交通大學(xué)希望學(xué)院，成都　610400）

金屬釩及其氫化物熱力學(xué)函數(shù)的理論計(jì)算

強(qiáng)偉榮

（西南交通大學(xué)希望學(xué)院，成都610400）

摘要：本文采用廣義梯度近似的密度泛函理論，采用虛晶近似，優(yōu)化計(jì)算了不同晶型釩氫化物的結(jié)構(gòu)、能量等，以及在標(biāo)準(zhǔn)條件下的熱容，熵，哈密頓自由能，吉布斯自由能等熱力學(xué)函數(shù)，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：釩氫；化物；熱力學(xué)

1　前言

金屬釩因比重低，質(zhì)地硬，高強(qiáng)度，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種優(yōu)良材料，釩基貯氫合金作為很好的貯氫材料在民用和國防工業(yè)中具有很廣的應(yīng)用前景。近年來，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，取得了一定的研究成果。本文采用密度泛函理論及其微擾理論分別計(jì)算釩及釩氫化物的結(jié)構(gòu)，能量，以及其在標(biāo)準(zhǔn)條件下的熱容，熵，哈密頓自由能和吉布斯自由能等熱力學(xué)函數(shù)，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了討論。

2　計(jì)算方法

在德拜理論中，德拜頻譜與實(shí)際的晶格振動(dòng)頻譜有較大的差異。要準(zhǔn)確地計(jì)算晶體的熱力學(xué)函數(shù)，應(yīng)采用實(shí)際的振動(dòng)頻譜，即f（ε）代替德拜頻譜，并在全頻區(qū)積分。振動(dòng)頻率ω對(duì)應(yīng)著聲子能量ε。聲子巨配分函數(shù)為式（1），系統(tǒng)的內(nèi)能為，其中E為系統(tǒng)的電子能量，通過計(jì)算可得到晶格振動(dòng)的熱運(yùn)動(dòng)能量，晶格振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)熱容的貢獻(xiàn)，晶格振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)熵的貢獻(xiàn)S，系統(tǒng)的自由能F，吉布斯自由能G。

3　結(jié)果與討論

二者在x等于0.0468時(shí)出現(xiàn)交叉，表明在298.15K時(shí)，隨著氫原子含量的增加，時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)將由結(jié)構(gòu)變化為結(jié)構(gòu)。時(shí)，結(jié)構(gòu)的吉布斯自由能最低，表明當(dāng)時(shí)，氫原子的增加將使晶體結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)變化為結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的吉布斯自由能與氫原子含量x的關(guān)系為：

文獻(xiàn)［3]采用計(jì)算程序的局域密度泛函近似法得到范圍晶體為結(jié)構(gòu)，在范圍為結(jié)構(gòu)，表明儲(chǔ)氫過程中的晶型及變化需進(jìn)一步研究。

4　結(jié)論

通過引入虛晶近似，采用密度泛函理論的贗勢(shì)方法，優(yōu)化計(jì)算了和兩種晶體結(jié)構(gòu)，，以及三種晶體結(jié)構(gòu)

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