鈾的氫化物是當前核材料領域的研究熱點之一,在核電技術、鈾的氫腐蝕和儲氫材料具有廣泛的應用前景。隨著計算速度的提高和晶體結構預測算法的成熟,通過計算探索新材料和新結構,已成為材料科學研究的重要手段之一。在此基礎上,本文圍繞鈾氫二元體系,通過晶體結構預測算法和第一性原理計算相結合,系統(tǒng)地研究U-H二元體系在不同壓力下“組成-結構-性質”之間的關系,主要的研究內容和結論如下:（1）通過變組分的晶體結構搜索和第一性原理計算相結合,分別預測了在0 GPa、20 GPa、50 GPa、100 GPa、150 GPa、200 GPa、250 GPa和300 GPa下UHx（x=1,2,3,4,5,6,7,8,9,17）、U2Hy（y=3,5,7,13,15,17）、U3H8、U3H10、U4H5和U4H9這20種鈾的氫化物,并通過凸包線原理確定了它們穩(wěn)定存在的壓力區(qū)間范圍。在這20種鈾的氫化物當中,UH4、U3H10、U4H9和U2Hy（y=3,5,7,15,17）是熱力學亞穩(wěn)組成和結構,而其他的組成和結構都是熱力學穩(wěn)定的,其中有七個新組成和結構Cmcm-UH3、Fmmm-UH4、R3m-U2H7、... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１晶體結構（３）？１１１５１１－（１－１１１１３和（１））？？＾１１＋１１１１３．菊藍色的球代表鈾原子，淡粉色的球??代表了氫原子??

?（ｂ）?Ｐｍ３ｎ－ｐ－ＵＨ３??卜！《讀??圖１．１晶體結構（３）？１１１５１１－（１－１１１１３和（１））？？＾１１＋１１１１３．菊藍色的球代表鈾原子，淡粉色的球??代表了氫原子??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?（ａ）?Ｐｍ３ｎ－Ｐ－ＵＨ３ａｔ?０?ＧＰａ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｐｍ３ｎ－ａ－ＵＨ３?ａｔ?０?ＧＰａ．??Ｎｏｔｅ?ｔｈａｔ?ｔｈｅ?ｃｏｒｎｆｌｏｗｅｒｂｌｕｅ?ａｎｄ?ｌｉｇｈｔｐｉｎｋ?ｓｐｈｅｒｅｓ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ?Ｕ?ａｎｄ?Ｈ?ａｔｏｍｓ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．??１．１．２鈾的氫化物的研究現(xiàn)狀??關于鈾的氫化物的研究，從１９１２年開始有正式的文獻報道。Ｓｉｅｖｅｒｔｓ等人［１２］??第一次報道了關于鈾的氫化物的測量，但是沒有得到鈾氫化物的正確的化學式。??到了?１９３１年，Ｄｒｉｇｇｓ［１３］獲得了在２５０°Ｃ通過金屬鈾和氫氣反應制取ＵＨ３的美國??專利。在曼哈頓計劃期間，有過一些關于ＵＨ３在２００°Ｃ存在的報道［１４＇１８］。隨后在??１９５４年，Ｍｕｌｆｏｒｄ等人［８］精確的測量了?ＵＨ３，發(fā)現(xiàn)了并且確定了新的亞穩(wěn)相ａ－ＵＨ３，??并得到ａ－ＵＨ３和Ｐ－ＵＨ３的晶格常數(shù)精確數(shù)值。從此鈾的氫化物研究以ａ－ＵＨ３和??Ｐ－ＵＨ３為主要對象來展開。??對ａ－ＵＨ３和Ｐ－ＵＨ３實驗上有不少研究，而這些研究主要還是圍繞著Ｕ－Ｈ相??關系和它們的化學反應動力學之間進行的。例如

是分解為相鄰的化學計量比的結構，然后在更高的壓強下再次變得穩(wěn)定。新發(fā)現(xiàn)??的１＾（：＾成分擁有獨特的結構特點，并且它們的化學鍵結合類型豐富。例如，在??圖１．３中，ｈ５ｃｉ當中的三角ｈ３＋陽離子和ｃｒ陰離子網(wǎng)格之間的通過靜電相互作用??而穩(wěn)定。施加更高的壓力下，促使氏和１１３＋陽離子結合形成Ｈ５＋的單元。這些在??簡單Ｈ－Ｃ１體系中發(fā)現(xiàn)的意想不到的結構和化學健的復雜性，將有助于理解壓力??對化學鍵的影響。??０?８７６?Ａ??ｃ?＇?Ｈ—Ｈ??＾?—＊１－?ａｎｔｉｂｏｎｄｉｎｇ?〇?８５６?ａ＼＾／ｏ?８８０?Ａ??Ｑ?１０８６?Ａ?／?＼?１０８３?Ａ??（＞〇?Ｉｆａ，＇?ｂｏｎｄｉｎｇ?＇Ｈ??０７５３?Ａ??Ｈ?？?Ｈ?？?Ｈ?？?Ｈ?？??Ｈ—二?Ｗ?Ｈ?Ａ??圖１．?３?ＨＳＣ１的晶體結構：（ａ）在１５０?ＧＰａ下的Ｐｃ相，（ｂ）在３５０?ＧＰａ下的Ｐ２＃相，（ｃ和ｄ）?Ｈ３＋??分子軌道和Ｌｅｗｉｓ結構示意圖１３３１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?Ｈ５ＣＩ?ｉｎ?ｔｈｅ?（ａ）?Ｐｃ?ｐｈａｓｅ?ａｔ?１５０?ＧＰａ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｐ２ｉ／ｃ?ｐｈａｓｅ?ａｔ?３５０??ＧＰａ．?（ｃ?ａｎｄ?ｄ）?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｏｒｂｉｔａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ａｎｄ?Ｌｅｗｉｓ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?Ｈ３＋?ｃａｔｉｏｎ丨３３１．??Ａｓｈｃｒｏｆｔ擴展了他最初提出的高壓下金屬氫具有高溫超導性的預測［３４］，并在??隨后提出


本文編號：2994169