自旋取向对碳原子吸附Mn/Fe(001)表面的磁性和功函数的影响

应用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同C原子覆盖度及自旋组态(平行PL,反平行APL1)下Mn/Fe (001)表面的功函数及磁性.计算结果显示自旋组态对体系的功函数和磁性都有很大的影响,C原子覆盖度相同时,体系在PL态下的功函数会微小于其在APL1态下的功函数.与此同时,当C原子覆盖度θ≤0.5 ML时,随着θ值的增加,PL态对应体系的功函数由4.08 eV增大到5.13 eV,APL1态体系功函数则由4.10 eV增大到5.26 eV;然而当θ＞0.5ML时,两种自旋组态体系的功函数都随θ值的增加而减少.另外,随着C原子覆盖度的增加,PL态及APL1态表面层原子的磁矩均有逐渐减小的趋势.     

自旋取向对碳原子吸附Mn/Fe(001)表面的磁性和功函数的影响

应用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了不同C原子覆盖度及自旋组态(平行PL,反平行APL1)下Mn/Fe(001)表面的功函数及磁性.计算结果显示自旋组态对体系的功函数和磁性都有很大的影响,C原子覆盖度相同时,体系在PL态下的功函数会微小于其在APL1态下的功函数.与此同时,当C原子覆盖度θ≤0.5 ML时,随着θ值的增加,PL态对应体系的功函数由4.08 eV增大到5.13 eV,APL1态体系功函数则由4.10 eV增大到5.26 eV;然而当θ>0.5 ML时,两种自旋组态体系的功函数都随θ值的增加而减少.另外,随着C原子覆盖度的增加,PL态及APL1态表面层原子的磁矩均有逐渐减小的趋势.     

第一性原理研究碳在Ni(111)表面上的功函数及磁性

应用基于密度泛函理论广义近似梯度下的第一性原理方法计算了不同覆盖度下C吸附在Ni(111)表面的吸附能、功函数以及材料的磁性.计算结果表明,无论C原子是吸附在F位或是H位,对应相同的覆盖度,吸附能的大小基本保持一致.而且,随着C吸附覆盖度的增加,吸附能呈线性减小.同时,通过C的吸附可以诱导Ni(111)表面功函数和磁性发生变化,即材料表面功函数的变化量(ΔΦ)随着C覆盖度(θ)的增加而增大,并且材料表面层和次表面层的磁矩表现出明显减小的变化规律.     

掺杂对Al(111)面氧分子吸附性能影响

为了揭示掺杂对Al(111)面O2吸附性能影响规律。采用基于密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的第一性原理计算方法,通过构建模型以及设置计算参数,计算得到了不同O原子覆盖度下Ni、Mn、Si掺杂对应Al(111)面吸附O2的吸附能、功函、Bader电荷、差分电荷密度、以及态密度。研究表明：当氧原子覆盖度较低情况下,纯铝表面吸附能绝对值最大,转移电子数最多,原子之间存在相互作用并主要由最外层电子轨道决定。当氧原子覆盖度增大至3/8时,掺杂表面吸附能大于纯铝表面,掺杂促进了Al(111)面吸附氧分子。结果表明：Al(111)面吸附氧分子的能力不仅与掺杂元素有关,还与各表面O原子的覆盖度有关,当O原子覆盖度较低时,Mn、Si、Ni掺杂抑制了O2吸附,当覆盖度较高时,Ni、Mn、Si掺杂促进了O2吸附。     

单原子合金催化剂热稳定性的反应力场分子动力学研究

通过反应力场(ReaxFF)模型分子动力学模拟,研究了负载模型和掺杂模型单原子催化剂(分别记为M_1/Cu(111)和M_1@Cu(111),M=Pt,Ni,Ag,Fe)的热稳定性.模拟结果显示:对于M_1@Cu(111)掺杂模型,Pt(Ni,Fe)_1@Cu(111)的稳定性远高于Ag_1@Cu(111),温度大于500K时依旧可以保持稳定.而负载模型M_1/Cu(111)除了Fe_1/Cu(111)以外,其余模型在100～500K的温度范围中均无法保持稳定,单个金属原子会在Cu(111)表面迁移并相互聚集最终形成纳米颗粒.同时发现,随着温度的升高,Fe不同于其他金属单原子的烧结过程,会向亚表层扩散,进入合金体相.此外,还优化了Cu/Pt/H/O的力场参数,并研究了H_2气氛对单原子催化剂(SAA)催化剂模型表面稳定性的影响,发现H_2气氛的存在导致M_1@Cu(111)模型稳定性降低.理论模拟结果发现M_1/Cu(111)型SAA催化剂即使在低温下也不是一个很好的候选催化剂,而多数M_1@Cu(111)型催化剂在较高温度下依旧可以保持稳定.     

Cu掺杂对FePt合金磁性和结构的影响

利用溶胶—凝胶法制备了(Fe Pt)100Cu0,(Fe Pt)95Cu5,(Fe Pt)90Cu10纳米颗粒.通过XRD、TEM、VSM等测试方法对样品的磁性及形貌结构进行了表征,并阐释了掺杂Cu元素对Fe Pt合金的影响.研究发现,Cu原子取代了Fe Pt合金中Fe或Pt原子的位置,但Cu掺杂并没有破坏有序相Fe Pt合金的结构.随着Cu掺杂浓度的提高,样品的矫顽力增大但是磁化强度减小.和未掺杂Cu的纯Fe Pt纳米颗粒相比,Cu的掺杂降低了Fe Pt的有序化温度,增加了样品的有序化程度.(Fe Pt)90Cu10纳米颗粒的矫顽力为7 050 Oe,而(Fe Pt)100Cu0纳米颗粒的矫顽力提高到了9 746 Oe.     

覆盖度对S原子在不同过渡金属表面吸附性质影响

采用第一性原理方法对不同覆盖度下S原子在Co(0001)表面吸附能、吸附引起体系表面功函和电子态密度分布变化进行计算并与S/Pd(111)等体系结果进行对比.结果表明:在Co(0001)表面S原子吸附能值随覆盖度增加而降低,在覆盖度1.0 ML时形成S2吸附结构；S原子吸附后体系功函变化和电子态密度分布变化与S/Pd(...     

Pt在DBA表面的化学吸附能和电荷转移

采用格林函数方法和Anderson Newns(AN)模型研究原子Pt在无序二元合金(DBA)表面的化学吸附能和电荷转移,其中普遍的去耦合方法被采用以消除Pt的不同d电子之间通过与DBA表面相互作用而产生的耦合效应·结果表明:Pt对DBA表面偏析有很大的抑制作用;化学吸附系统Pt/NixCu1-x随Ni的体内原子分数的增加而趋于稳定·化学吸附促进了吸附离子Pt与合金衬底间的电荷转移浓度·     

H和B原子在有序态Ni3Fe表面的吸附

采用基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的第一性原理方法,对H和B原子在有序态Ni3Fe合金(111)表面的吸附进行研究.结果表明,B原子在有序态Ni3Fe合金(111)表面的吸附能远低于H原子,从而更容易被有序态Ni3Fe合金(111)表面吸附,形成稳定结构.这导致H原子在有序态Ni3Fe合金表面的吸附机会大大减少,降低了有序态Ni3Fe合金在氢气中的环境氢脆.进一步的电子结构分析表明,H原子的表面吸附能高于B原子是由于H原子在有序态Ni3Fe合金(111)表面吸附时,H原子的反键态被推到了费米面以上所引起的.     

MgO(001)表面掺杂过渡金属Au/Pt吸附CO的理论研究

采用密度泛函理论DFT/B3LYP方法研究掺杂了Au和Pt原子的MgO(001)表面吸附CO分子的吸附性质,通过对吸附体系的优化、能量和电子性质等的计算,结果表明,对于MgO完美表面,掺杂Pt比Au更容易吸附CO分子;在MgO(001)表面不同氧缺陷位(O5c/O4c/O3c),掺杂了Au和Pt原子后吸附CO分子的能力依次分别为:O_(3c)O_(5c)O_(4c)和O_(5c)O_(3c)O_(4c),掺杂了Pt原子的O5c位吸附能最低。可知Pt原子的掺杂及氧缺陷的MgO(001)表面,有利于吸附CO分子。     

氯原子吸附对氧化铟锡001表面功函数的调制

采用第一性原理计算研究了氯原子吸附对氧化铟锡半导体表面功函数的调制作用,结果表明经过氯原子吸附后的氧化铟锡表面功函数随着氯原子覆盖度的增大而线性地增大。氯原子吸附导致氧化铟锡表面形成电偶极层,这一电偶极层提升了其表面真空势能从而导致功函数的提高。     

Cu(111)面上原子扩散势垒的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)结合平板周期模型方法,对Cu在Cu(111)表面fcc洞位、hcp洞位的吸附模型进行了几何优化,并用从fcc洞位到hcp洞位过渡态计算的方法,研究了Cu在Cu(111)表面的扩散势垒.通过对不同基底层数、不同表面弛豫层数、不同覆盖率的比较,得到基底层数为4层、表面弛豫1层、覆盖率为1/4ML(monolayer)时,Cu在Cu(111)表面的扩散势垒和实验结果吻合得较好.在此基础上,计算了Fe、Ni、Co等磁性原子在Cu(111)表面的扩散势垒.     

Pt表面负载Ni单原子层膜性质的第一原理

利用密度泛函理论研究了Pt(111)表面上Ni负载单层的结构与性质,并与母体金属表面进行了对比.Ni负载单层表面与母体金属表面具有完全不同的弛豫行为和电子结构,晶格大小的差别使得负载的Ni原子d态趋于局域化,功函数增大,利于给电子分子的吸附.表面功函数可以作为一个定量指标,预测双金属催化剂的催化性能,辅助催化剂的设计.     

H2在催化剂上的吸附行为

研究了氢气在金属体Ni(111)表面的top,bridge,hcp,fcc这4个不同位置吸附能以及4个吸附位中H原子距离下层Ni原子层的垂直距离,可知hcp和fcc这2种空洞位的吸附要稳定些,bridge吸附位是非常不稳定的,容易走向hcp位吸附.各吸附位的吸附能分别是E_ad-top=－11.622 kJ·mol^-1,E_ad-bridge=－12.036 kJ·mol^-1,E_ad-hcp=－12.047 kJ·mol^-1,E_ad-fcc=－12.078 kJ·mol^-1,表明H₂在表面Ni(111)的4种吸附属于化学吸附.表面Pt(111),Rh(111),Ru(111)对具有H₂相似的吸附行为有待进一步的研究.     

Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响

采用交流阻抗测试技术、循环伏安、计时电流和扫描电镜等实验方法,研究了Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响.研究表明,随着烧制温度升高,电极过程激活能减小,电极总阻抗和响应时间均先减小后增大.烧制温度小于或等于1100℃时,氧原子大量吸附于Pt电极表面,与铂原子发生位置重排反应而生成Pt氧化物,电极过程激活能为177～230 kJ.mol-1;烧制温度大于1100℃时,电极系统中可能存在的Pt氧化物充分解离,电极过程激活能为107～172 kJ.mol-1.烧制温度为1000～1100℃所制电极总阻抗最小,电荷转移过程响应最快,电极活性最高.     

CH4在Fe（111）上解离的DFT研究

运用广义梯度密度泛函理论方法(density functional theory,DFT),结合周期性平板模型,研究了CH4在Fe(111)面上的解离。计算结果表明,在Fe(111)面上,CH4的第一步解离是反应的决速步,其活化能垒约为1.02eV,比Ni(111)面上CH4解离的活化能低0.34eV,说明CH4在Fe(111)面上更容易解离生成C。根据计算结果,我们可以预测,把Fe加入Ni晶体中形成的面心立方的Ni-Fe合金催化剂不能抑制C的形成,这与实验结果相一致。     

Ni在Ni(100)面的薄膜生长的蒙特卡罗模拟

采用晶格动力学蒙特卡罗(KLMC)方法模拟Ni在Ni(100)面的薄膜生长,对原子的沉积、吸附、扩散、成核、生长等微观过程采用了合理的模型,研究基板温度和沉积速率对薄膜的生长形貌和表面粗糙度的影响.模拟结果表明:沉积在基板上的原子逐步由各个离散型变成紧致型的近四方形的岛,并由二维向三维岛转变,最后连接成膜;基板温度越高,沉积速率越低,生成的薄膜越平整,粗糙度越小;沉积速率一定,表面粗糙度随着基板温度的增加而减小,当基板温度达到一定值时粗糙度降为零.     

氯在Cu(100)面上的吸附及其对氧共吸附的影响的电子能谱研究

利用UPS、XPS、AES、△φ和热脱附等方法,研究了室温、低分压下氯在Cu(100)面上的吸附行为以及它对氧共吸附的影响。氯解离化学吸附在铜表面上,其吸附过程包括初始快速吸附,然后缓慢增加至饱和两个步骤。吸附引起铜表面轻微氧化,但表面没有重排,即使升温氯原子也没有进一步向下扩散,热脱附的唯一产物是氯原子。室温下,氯的预吸附降低甚至完全阻止了氧的接续吸附;而预吸附氧至饱和也不会阻碍氯的接续吸附,氯的接续吸附促使氧原子进入体相和铜原子向表层扩散。