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在全电子水平上,基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论和全势能线性缀加平面波方法(FLAPW)计算了钒的晶格参数,弹性波速和格临爱森参数。在德拜模型的基础上,利用弹性波速方法和原子位移方法分别计算了钒的德拜频率,以及在标准条件下(298.15k,1atm)的热容,熵等热力学函数,并与实验值进行了比较。
采用密度泛函理论的赝势方法,利用虚晶近似,优化计算了BCT和FCT两种晶型VH0~1,BCC,FCC以及FCT三种晶型VH1~2钒氢化合物的结构,能量,电子能带和态密度。利用密度泛函微扰理论(DFPT)计算了这些钒氢化合物的响应函数及其声子能量,得到了声子的能带结构和态密度。讨论了储氢过程对金属钒的结构,电子能带结构和态密度,以及声子振动能带结构和态密度的影响。
计算得到的声子谱结构,研究了金属钒储氢过程的热力学。计算得到了上述钒氢化合物以及气体氢分子的内能,熵,热容,自由能和Gibbs函数。研究了这些热力学函数随储氢量的变化关系,及其对储氢过程中晶体结构的影响。对储氢过程中气体氢分子的平衡压强与储氢量之间的关系进行了初步的模拟尝试,并对模拟的结果进行了分析讨论。