MgH₂储氢量大、价格便宜,在研究的众多储氢材料中备受关注。然而,MgH₂释氢温度高,吸氢性能差。因此如何有效的提高储氢动力学性能,降低释氢温度是MgH₂储氢材料研究的关键。本文分别研究了过渡金属及稀土元素Nb,Fe,Ti,V,La替代对MgH₂储氢材料释氢和加氢性能的影响机理。所有的计算部分均由基于第一性原理方法的MS6.0软件的CASTEP模块完成。对释氢过程,计算结果表明:带隙的宽窄和带隙中是否存在杂质能级是决定MgH₂储氢材料释氢性能的关键因素,Nb,Fe,Ti,V在能隙近中央引入杂质能级,使得MgH₂的H-Mg键键强大大减弱,有利于放氢。La在导带底引入杂质能级,降低了带隙宽度,晶体中结合最弱的键上断裂变得容易,这也有利于放氢。Nb,Fe,Ti,V,La与近邻氢原子间形成共价键,形成了金属氢化物,对释氢起到催化作用。La与H间的共价作用较弱,其金属氢化物的催化作用相对较弱。掺杂元素使Mg与周围H的静电作用力不再对称,有的力增大有的力减小,使得与Mg作用力小的H容易释放出来,起到提高MgH₂释氢性能的作用。对加氢过程,研究发现,氢原子可以在Mg表面形成稳定的吸附,且吸附氢的数量增多,体系稳定性下降,但仍可形成稳定吸附,这是生成MgH₂的必要条件。过渡金属Fe,V,Ti,Nb及稀土元素La替代后形成了更加稳定的吸附体系,对MgH₂的加氢有催化作用。过渡金属Fe,V,Ti,Nb替换后替换原子与H间的键长明显变短,将氢紧密的吸附在自己的周围,这给MgH₂的形成提供了大量的氢源,而稀土元素La的替换对吸附氢体系的影响不大,这也可以从布居数和差分密度图分析得出。同时掺杂元素与吸附氢原子形成的氢化物也可能作为催化剂参与到MgH₂的加氢反应中。