《富氫Pt-H化合物高壓下的理論與實驗研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由劉廣韜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：富氫Pt-H化合物高壓下的理論與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉廣韜
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬富氫化物是研究金屬氫的一個重要途徑，具有重要的基礎科學研究意義。理論和實驗研究表明奇特的新型金屬富氫化物在高壓下可以穩定存在，是潛在的儲氫材料和高溫超導材料。因此，富氫化物的合成與物性探索是能源、材料和高壓科學研究領域的前沿熱點研究方向，亟待系統而深入的研究。本項目擬以典型的Pt-H體系為研究對象，結合理論和實驗方法，探索0-200萬大氣壓區間內PtHx（x=1,2,3…）化合物的晶體結構與物性。採用基於粒子群最佳化算法的晶體結構預測和第一性原理計算方法，結合基於金剛石對頂砧裝置的高壓同步輻射XRD和電學診斷技術，系統地探索Pt-H體系的實驗合成條件（溫度和壓力）、高壓下的化學計量配比、穩定的晶體結構以及超導性質，構築高壓相圖，為氫化物以及氫的高壓研究提供一定的借鑑及支持。
結題摘要
高壓下金屬氫的製備作為基礎研究的重要方向，迄今沒有取得公認的成功，面臨著長期的科學挑戰。氫中摻入其他金屬元素，所形成的富氫化物可以在較低的壓力下實現金屬化，並可能具有與金屬氫類似的優異性質。理論和實驗研究表明奇特的新型金屬富氫化物在高壓下可以穩定存在，是潛在的儲氫材料和高溫超導材料。因此，富氫化物的合成與物性探索是能源、材料和高壓科學研究領域的熱點研究方向，亟待系統而深入的研究。本項目以典型的Pt-H為代表的富氫化合物體系為研究對象，結合理論和實驗方法，系統地探索了氫化物的化學劑量配比、晶體結構和相關物性。（1）我們成功地合成了PtH，並通過角散X射線衍射方法確定了其壓縮行為。研究發現高壓下六角密堆（hcp）結構PtH的實驗晶格參數和SiH4實驗中觀察到的hcp相高度一致。該研究首次提供了直接的實驗結果，澄清了SiH4高壓結構的爭議。研究還發現未報導的Pt2H3和PtH2在低壓下可以穩定存在，可能解釋Pt-H體系中始終無法確定的低壓相。（2）我們廣泛地對Nb-H體系高壓下的化學組分和結構進行探索。我們預言了新的NbH2.5和NbH3在高壓下穩定，並成功地合成了面心立方NbH2~2.5和六角密堆NbH2.5，觀察到預言的立方NbH3。（3）通過結構預測方法，我們系統地研究了TaH1-6的結構穩定性，並發現“TaH12”多面體構成的新型TaH5化合物在高壓下能夠穩定存在，並具有18-23K的超導轉變溫度。我們還報導了高壓下新的ThH3/Th2H7。此外，我們還開展了其他重要材料在高壓下的研究，並獲得諸多進展。項目執行期間，共發表標註項目號的SCI論文12篇，設計並製備了一系列新型氫化物，為氫化物的深入理解奠定了基礎，並為潛在的未來套用提供了支持與借鑑。
