超硬材料BC_2N的一种新亚稳结构及其高压物性预测

硼(B)、碳(C)、氮(N)轻元素因具有较小的原子半径和极强的相互键合能力,其形成的化合物极易形成强共价键和高原子密度的三维网状致密结构,从而成为寻找制备超硬材料的备选体系.本文基于最新研究的机械性能优异的体心四方碳结构模型,构造了一种具有四方对称结构、空间群为I4/mmm的BC2N潜在超硬化合物新结构.利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了该化合物四方相新结构的热力学、力学和动力学稳定性,表明该四方相BC2N至少在0–60 GPa的压力范围内是力学和动力学稳定的;热力学计算结果显示该结构结合能稍高于BC2N化合物中最稳定的纤锌矿结构,表明新构造的四方结构是BC2N化合物的一个亚稳结构,且其不可压缩性大于其他的硼-碳-氮类化合物如B2CN, BC4N等.在结构稳定性研究的基础上,本文计算了该四方相BC2N化合物在0–60 GPa压力范围内的电子结构,发现其在零压下具有2.16 eV的带宽,为半导体,且随着压力的增加,带隙逐渐加宽;高压弹性特性研究表明BC2N化合物四方结构的体弹性模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、德拜温度、最小热导率和弹性波速均随压力增加呈现出不同的增加趋势且属脆性体质,其弹性各向异性在高压下变得更加明显;同时,大的体弹性模量、大的剪切模量及高维氏硬度表明所构造的空间群为I4/mmm的四方结构是BC2N化合物的一种潜在超硬新结构.     

沉积温度对BC2N薄膜的生长和附着性的影响

应用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积法在硅、金刚石衬底上合成了BC2N薄膜,X－射线衍射、红外谱分析表明较高的温度有利于BC2N化合物的成核和生长。高温制备的薄膜的化学组分主要为BC2N,B,C和N原子间互相结合成键,但与硅衬底的附着力很差。选择热膨胀系数与硅接近的金刚石作为过渡层沉积BC2N多层膜,逐层提高生长温度,不仅提高生长温度,不仅提高了薄膜中BC2N的含量,而且提高了薄膜与衬底的粘 附力。     

新型超硬材料BC2N的第一性原理研究

应用基于粒子群优化算法的卡里普索（CALYPSO）晶体结构预测方法, 我们发现了一种新型的具有四方结构的BC2N的同素异形体, 空间群为I4/MMM. 利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对该新型BC2N结构的电子能带结构、 态密度、 以及弹性性质展开了深入的研究. 计算结果发现： 此BC2N结构动力学稳定, 并且具有较大的体弹模量 (3544 GPa) 和剪切模量 (3755 GPa); 同时, 理论计算还表明该结构是一个带隙宽度为216 eV的直接带隙半导体, 其维氏硬度值可达到656 GPa. 因此, BC2N有望成为一种潜在的新型超硬材料和发光材料. 本工作将为人们探索新型的超硬材料提供一定的理论依据.     

BaVS_3化合物电子结构、晶格动力学、热力学研究

采用基于第一性原理计算的平面波赝势方法,在局域密度近似下对六角结构的BaVS3电子结构进行计算,接着采用线性响应的密度泛函微扰理论研究了BaVS3化合物的晶格动力学性质以及热力学性质.获得了自力常数、原子间力常数以及定容比热.     

D-π-D-π-A型三苯胺衍生物的合成及三阶非线性光学性质

合成一种新颖D-π-D-π-A型(Donor-π-Donor-π-Accept)化合物N1-4-(4’-(二乙基氨基)苯乙烯基)-N1-(4(-乙氧基苯基)-N4-(4(’-吡啶亚甲基)-1,4二苯胺(L),其结构通过了1H NMR、IR、ESI-MS及元素分析的表征;通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱及Z扫描测试技术,结合理论计算对化合物L的光学性质进行了研究.结果表明:化合物L具有较好的三阶非线性光学性质.     

六方HfB_2弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了六方HfB2的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值相符,并说明了六方HfB2的晶体结构是稳定的;通过Reuss-Voigt-Hill模型计算得到了六方HfB2的体积、剪切、杨氏模量及泊松比,同时获得了六方HfB2的德拜温度,计算结果都与实验值相一致;六方HfB2的电子结构表明其具有金属性和共价性;计算得到六方HfB2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、损失函数和复光电导谱,计算得到其静态介电常数在(100)和(001)方向上分别为47.92和27.77,折射率分别为6.93和5.27,计算结果表明了六方HfB2在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,这为六方HfB2的应用提供了理论参考数据.     

γ-Si3N4在高压下的光学性质研究

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA-PW91),详细计算了不同压力下γ-Si3N4的光学性质(反射系数、吸收系数、复介电常数、折射系数).分析了压力对光学性质的影响,发现在高压条件γ-Si3N4的一些光学性质并不发生太大的变化,表明γ-Si3N4在高压条件下的光学应用是可行的.     

N/Zr共掺杂锐钛矿型TiO_2光催化协同作用机制的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法计算了N,Zr单掺杂和共掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质.根据能量最低原理比较了不同替位掺杂构型的最稳定结构,而后分析单、共掺杂构型中各自的能带结构,通过计算态密度及分波态密度分析了其光学性质改善机制.此外通过分析体系的电荷密度图得出N与Zr有团簇成键的趋势.对不同掺杂体系的光学性质进行了对比分析,发现共掺杂方法可以有效增强TiO2材料对可见光的吸收以促进其更好的利用太阳能.本文的理论计算和分析将有助于理解共掺杂方法提高TiO2光催化效应的协同作用机制.     

新型4-苯甲酰氨基-N-(6-甲基吡啶-2-基)苯甲酰胺配体及其氟硼化合物的合成

以2-氨基-6-甲基吡啶和4-氨基苯甲酸甲酯为原料,合成得到了新型配体4-苯甲酰氨基-N-(6-甲基吡啶-2-基)苯甲酰胺(L2)及其N,O-吡啶氟硼荧光化合物(C2),采用1 H NMR、13 C NMR、ESI-MS和IR对其结构进行表征,并通过密度泛函理论计算初步探究了新型N,O-吡啶氟硼化合物C2的光学性能.结...     

BaTaO2N局域电子结构及光学性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法计算了BaTa02N的局域能带结构、态密度和光学性质．能带结构结果表明,BaTa02N属于直接带隙半导体,其能带宽度Eg=0．62eV;价带主要由O2p,N2p和Ta5d态电子构成,且N2p态位于价带顶;导带主要由Ta5d态电子构成．基于能带结构和态密度分析了BaTaO：N的介电函数以及折射率、光电导率、吸收谱和能量损失函数等光学性质．静态介电常数（0）=6．13,折射率no=2．48,在紫外区有较大的吸收系数．     

BC2N纳米管的电子态和电学性质

采用ROHF对BC2N纳米管进行构型全优化,并用密度泛函理论的DFT/ROB3LYP方法计算了BC2N纳米管的电子态分布.根据其分子轨道能量数据、电子态分布曲线和成键电子云密度分布图形,研究讨论了掺入硼氮对碳纳米管导电性的影响,并与碳纳米管和硼氮纳米管作了比较.     

声音骨传导方式与空气传导方式在听觉诱发脑电实验中的对比

声音可以通过骨传导与空气传导两种方式被人的听觉系统所感知.区别于常用的空气传导方式,骨传导方式中声音通过颅骨的振动直接刺激听觉神经,具有抗干扰、频带宽、不受中耳疾病影响等特点.本研究设计了声音两种传播方式下的听觉脑电诱发实验,从波形分析、脑电地形图以及脑网络分析三个方面入手对诱发的脑电信号进行对比分析.实验结果表明,两种方式均可诱发出P300、N200波形,且骨传导方式下,幅值显著高于空气传导方式.两种方式下的脑网络也存在显著差异.     

Mo2BC力学和电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软贋势方法,对正交结构Mo2BC的力学和电子性质进行了系统的研究.计算结果表明,正交结构的Mo2BC在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.Mo2BC的块体模量为308 GPa、剪切模量为187 GPa、弹性模量为471 GPa、泊松比为0.245,德拜温度是80 K.电子结构的分析表明,Mo2BC的化学键是共价键和离子键混合,表现出一定的金属性.     

1553B总线与ARINC429总线转换技术的应用

航空武器系统的设计,经常需要将1553B总线与ARINC429总线进行双向数据转换。飞机航电系统把1553B总线作为BC使用,运载悬挂物把1553B总线作为RT使用,任务悬挂物内部使用ARING429总线,两种总线的标准差别较大。为了实现两种总线的转换,本文介绍1553B总线与ARINC429总线转换技术在运载悬挂物中的应用。     

2200—2000BC的气候突变与古文明的衰落

综合分析了历史学、考古学及古气候学的证据.证明2200-2000 BC在尼罗河流域、两河流域、印度河流域及黄河流域均发生了向干旱转变的气候突变.这次突变以中纬度普遍的变冷为背景,是全新世进入大暖期以来的一次强冷事件.尼罗河文明的衰落发生于第一中间期(2181-2040 BC),两河流域文明的衰落从阿卡德王国解体开始,到古巴比伦王国建立为止,约2200-1900 BC.印度河文明于1800 BC突然衰落.2000 BC前后中华文明在中原以外有广泛的交替,而中原龙山文化演变为二里头文化.2070 BC建立了夏朝,揭开了中华文明的纪元.研究表明,热盐环流(THC)的变化可能是气候突变的直接原因.     

单层BC7片的储锂容量研究

基于第一性原理密度泛函理论,本文研究了锂离子在单层BC7片两侧的吸附行为．计算结果表明,由于B原子替换了一个C原子,每个BC7原胞缺少一个电子,这使得锂离子和衬底的结合增强,增加了体系的储锂容量．此外,BC7片中符合热力学稳定性的最大储锂容量为1977mAh／g,对应每8个衬底原子可以有效吸附7个锂离子,形成化学计量比BC7Li7,是石墨储锂容量的5．3倍．所以BC7可以作为高容量锂离子电池的潜在负极材料．     

可见光响应纳米N,Cd-TiO_2光催化剂的制备及表征

以十二胺和硝酸镉为掺杂剂,采用热分解法制备N,Cd共掺杂纳米TiO2,利用XRD、TEM、SEM和UV-DRS对光催化剂的晶体形貌、尺寸和光学性能进行表征,并测试其光催化活性.结果表明,N,Cd共掺杂锐钛矿型TiO2的吸收边波长为468 nm,在可见光区表现出较强的光催化活性.     

基于因子分析和DEA模型的科技创新投入产出效率研究——以河南省为例

首先建立了科技创新投入产出指标体系,然后采用因子分析法对评价指标进行处理,最后利用C2R模型和BC2模型对河南省2002—2011年的科技创新投入产出效率进行了评价与比较.结果发现:河南省在2003年和2007—2011年的科技创新投入产出不仅是综合有效而且是规模有效的,在2002年和2004—2006年是综合无效且规模无效的;在技术效率方面,从2002—2011年,除2004年外的9年都是有效的.     

变压吸附法净化含N2气体中微量CO的脱附过程

对N2/CO混合气中的CO在NA型吸附剂上的动态吸附和脱附行为进行研究.使用单塔吸附装置测定CO在不同分压和停留时间条件下的动态吸附量,考察降压过程中CO浓度随床层压力的变化特征,确定合适的脱附方法和条件.结果表明:0.9 min是比较合适的停留时间;在床层利用率为80%条件下,顺放的气体可以达到产品气体积分数不超过5 mL/m3的要求;抽真空并使用200 mL/min N2吹扫是合适的脱附再生方式.三塔的变压吸附结果表明,在常温下,反复吸附与脱附再生,可以达到吸附净化含N2气体中微量CO的效果.