部分非金属元素掺杂二维CdS的电子结构与磁性的第一性原理研究

基于自旋极化密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究方法,研究了部分非金属元素(B-F、P、Cl、Br、Si和As)替位掺杂单层CdS的电子结构及磁性。研究结果表明,C、N、P和As元素掺杂单层CdS可诱导磁性,其余元素掺杂体系则不显示磁性。进一步研究了非金属双原子掺杂二维CdS的磁耦合作用,结果表明,As掺杂单层CdS体系呈现出铁磁态,而C、N和P掺杂的单层CdS体系则表现为反铁磁态。形成能计算表明,富S的条件下要比富Cd的条件非金属掺杂原子更易于占据S原子的位置。     

复合稀土La和Sc掺杂氧化锌压敏瓷的显微组织和电性能

采用复合稀土Sc2O3和La2O3掺杂制备氧化锌压敏瓷,通过扫描电镜和X线衍射对其显微组织和相成分进行分析,探讨复合稀土Sc2O3和La2O3掺杂对氧化锌压敏瓷电性能和显微组织的影响机理.研究结果表明:复合稀土掺杂可提高压敏瓷的综合性能,复合稀土掺杂对压敏瓷电性能的影响规律仍遵循单一稀土掺杂对压敏瓷电性能的影响规律;Sc2O3和La2O3复合稀土掺杂ZnO-Bi2O3压敏瓷,在相同的Sc2O3掺杂比例下,随La2O3掺杂量的增加,电位梯度增加;在相同的La2O3掺杂比例下,随Sc2O3掺杂量的增加,非线性系数增加;当掺杂0.12%(摩尔分数)Sc2O3,0.12% La2O3时,复合稀土掺杂氧化锌压敏瓷的电性能达到最优,电位梯度为325 V/mm,非线性系数为34.8,漏电流为0.19 μA.     

稀土Er掺杂β-FeSi2光电特性研究

采用第一性原理的赝势平面波方法对β-FeSi_2掺杂稀土元素铒(Er)的光电特性进行了计算与分析.计算结果表明:Er掺杂后,β-FeSi_2晶胞体积变大,且Er掺杂后更倾向于置换FeII的Fe原子.对能带结构分析可知,掺入Er后费米能级附近的能带结构变得平缓,Er置换Fe导致费米能级向下移入价带中,带隙明显变窄.掺杂Er原子明显提高了静态介电常数,降低了吸收系数峰值,说明Er掺杂后材料的光电特性发生了变化.     

稀土元素R对储氢合金(LaRMg)(NiCoAlZn)_(3.5)相结构和电化学性能的影响

以(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5(R=La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y和Sc)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响.XRD和EPMA方法分析结果表明,合金(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Ce、Pr和Nd元素的替代对合金相组成没有明显影响,而Gd元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%;Y和Sc元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失.电化学测试和分析表明, 稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Nd、Gd、Y和Sc部分替代La在一定程度上提高合金的最大放电容量,而Gd元素替代时合金电极容量最高达到343.1 mAh/g;Gd和Nd元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100分别达到95.3%和93.0%.此外,Sc部分替代La能有效改善合金电极的高倍率放电性能.     

Ce0.6Zr0.35RE0.05O2（RE=Y，La，Nd，Pr）固溶体的性能研究

采用共沉淀法制备了不同稀土元素改性的Ce0.6Zr0.35RE0.05O2(RE=Y,La,Nd,Pr)固溶体,并用XRD,H2-TPR等方法对其晶相结构、还原性能和高温热稳定性进行研究.结果表明,稀土元素Y,La,Nd,Pr掺入Ce0.6Zr0.4O2固溶体,所形成的三元混合氧化物均为萤石型立方晶相结构的均相固溶体,并未出现所掺杂稀土氧化物的晶相,且高温老化后,物相结构稳定.与Ce0.6Zr0.4O2固溶体比较,稀土元素的掺杂,明显改善了其还原性能及高温热稳定性.     

新型复合稀土掺杂ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷

采用固相法制备新型复合稀土Sc2O3和Y2O3掺杂ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷,并对其显微组织和电性能进行了分析.结果表明,复合稀土掺杂可提高压敏陶瓷的综合性能,并明显优于单一稀土掺杂,复合稀土掺杂对压敏陶瓷电性能的影响规律仍遵循单一稀土掺杂对压敏陶瓷电性能的影响规律.新型复合稀土Sc2O3和Y2O3掺杂ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷,在相同的Sc2O3掺杂比例下,随Y2O3掺杂量的增加,电位梯度呈增加的趋势;在相同的Y2O3掺杂比例下,随Sc2O3掺杂量的增加,非线性系数呈增加的趋势.当掺杂Sc2O3的摩尔分数为0.12%、Y2O3的摩尔分数为0.20%时,复合稀土掺杂ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷的综合电性能最为理想,电位梯度为410V·mm-1非线性系数为38.0,漏电流为0.58 μA.     

密度泛函理论研究EuSin(n=12-18)团簇的结构、稳定性与电子性质

本文采用基于密度泛函理论的B3LYP/CEP 31G方法,对EuSin(n=12- 18)团簇的平衡结构、基态相对稳定性、电子性质及其随团簇尺寸的变化趋势进行了研究.结构优化和绝热电子亲和势(AEA)的计算结果表明,从n=12开始Eu原子开始占据了团簇的内部位置并形成笼状结构,同时AEA计算结果表明EuSi13团簇获得电子的能力最强.团簇的平均结合能、离解能、能量二阶差分计算结果均表明当n=13、15、17时团簇是比较稳定的.能隙分析说明(F1)掺杂后团簇的化学活性有所增强,n=16时团簇具有较高化学稳定性.Mulliken布居分析表明n=13 - 17时电荷由Si原子向Eu原子转移而电荷转移量随n的增大而减少,在n=18时Eu原子电荷为正值开始失去电子,电荷转移方向出现了翻转.     

轻稀土掺杂TiO_2(101)面的电子结构和光学性质的理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了轻稀土掺杂TiO_2(101)面的电子结构和光学性质,并讨论了其内部的微观机制.研究结果表明:稀土掺杂TiO_2(101)面时,掺杂原子诱导掺杂体系的价带顶和导带底出现了显著的不对称,掺杂体系形成了兼并型的P型或N型半导体.掺杂体系的价带和导带出现了明显的移动,平均带隙相比未掺杂体系均出现了不同程度的增加,但是在带隙中出现了浅杂质能级.稀土原子替代O原子或以插入原子形成掺杂体系的光吸收强度明显高于稀土原子替代Ti原子形成的掺杂体系.La@O13体系和Ce@O13体系的光吸收能力最强,其可以归因于净磁矩的产生和浅杂质能级的形成,从而致使电子空穴对的产生和分离,进一步提高了掺杂体系在可见光区域的光催化吸收强度.研究结果可为二氧化钛在光电子器件领域的应用开发提供有益的理论依据.     

La掺杂YB6的电子结构与光学性能的第一性原理研究

为了探究掺杂对材料光学性能的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波赝势方法研究313 K时YB6、La0.125Y0.875B6、La0.250Y0.750B6的电子结构、能带结构和光学性能。结果表明,La替换Y原子掺杂YB6使总态密度和能带结构能量下降,随着YB6中La掺杂量增加至25%时,材料会明显降低对近红外线的反射率和吸收系数,反而增加透过性。     

稀土掺杂钛酸钡的电流变行为关

实验发现对BaTiO3适量掺杂Y,La,Ce等稀土元素可以明显提高BaTiO3在直流电场下的电流变效应,典型电流变液的屈服应力高达3.2kPa,比纯BaTiO3增加10多倍.实验表明当稀土元素摩尔比一定时,BaTiO3的电流变效应随掺杂稀土离子半径减小而增大;对同种离子,Y,La,Ce的掺杂浓度分别为15mo1%,(10～15)mol%和5mol%可以获得最好的电流变效应.材料的介电性能测试显示掺杂引起介电损耗上升,低频范围介电驰豫变大.XRD分析表明掺杂固溶引起BaTiO3的晶格畸变.认为正是这种晶格畸变引起材料介电性能变化,从而导致它的电流变行为显著改善.     

不同稀土氧化物添加对氧化锌压敏电阻瓷性能的影响

分别采用La2O3、Sm2O3、CeO2、Y2O3掺杂改性氧化锌压敏电阻,研究了不同稀土氧化物对氧化锌压敏电阻微观结构和电性能的影响。结果表明,在摩尔比例相同的情况下,并在烧结温度为1160℃左右烧结成瓷,制备的氧化锌压敏电阻陶瓷具有不同的电性能,其中以Y2O3掺杂改性的阀片性能最佳,其电位梯度达到348v/mm,漏电流为2μA,非线性系数为39,能量吸收密度为284J/cm3,性能优于其他稀土氧化物掺杂改性,更优于传统阀片。     

稀土（Ⅲ）间溴苯甲酸配合物的合成与性质

为考查稀土配合物的特殊性能，合成了间溴苯甲酸与钪（Ⅲ）、钇（Ⅲ）、镧（Ⅲ）、钆（Ⅲ）的四种配合物．确定其组成为ＬｎＬ_３（Ｌｎ＝Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ；Ｌ＝３－ＢｒＣ_６Ｈ_４ＣＯＯ）．这些化合物均不溶于一般的有机溶剂，可溶于二甲基亚砜．摩尔电导数据表明它们是非电解质．通过紫外和红外光谱研究，确定稀土离子与羧基为对称的双齿配位．这些配合物的荧光为Ｌ~＊－Ｌ型荧光，不是稀土离子的特征跃迁，而是稀土离子微扰的配体的电子跃迁．差热—热重分析表明配合物热稳定性较好，并给出了熔点．氧化分解失重与计算值相符．     

1，4－双（1＇苯基－3－甲基－5＇氧代吡唑－4＇－基）－1，4苯二酮稀土配合物的合成与表征

本文报道了１４种新的固态稀土元素配合物（除Ｃｅ、Ｐｍ、Ｌｕ外），它们是用稀土的硝酸盐与１，４－双（１＇苯基－３＇－甲基－５＇－氧代吡唑－４＇－基）－１，４苯二酮（简写为Ｈ２Ｌ）在乙醇－水溶液中于ｐＨ＝５．８～６．０条件下反应制得的。配合物的分子式为ＲＥ２Ｌ３·ｎＨ２Ｏ（ＲＥ＝Ｌａ，Ｎｄ，ｎ＝８．ＲＥ＝Ｐｒ，Ｓｍ，ｎ＝６．ＲＥ＝Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｓｃ，Ｙ，ｎ＝５）。用化学分析，元素分析，紫外，红外，质子核磁共振，热分析和荧光光谱对配合物进行了研究。根据以上研究，认为配合物具有双核结构。     

不同稀土元素掺杂钛酸钡能带结构与态密度的计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了几种不同稀土元素La、Sm、Gd、Dy、Ho、Yb、Lu对BaTiO 3掺杂前后的能带结构和态密度,并且进行了分析。计算结果表明：与未进行掺杂的BaTiO 3结构相比,La、Sm、Gd、Dy、Ho、Lu六种掺杂体系费米能级穿过导带区,体系均呈现一定的导电性,而Yb的掺杂体系没有表现出明显的金属性。     

稀土掺杂板钛矿相TiO_2第一性原理研究

基于第一性原理,以板钛矿相TiO2、稀土/板钛矿相TiO2原胞为基本模型,利用MS4.0软件的castep模块结合ATK软件计算了17种稀土/板钛矿相TiO2的态密度、晶体能、能隙等参数。结果表明:除Sc、Y外,其余稀土元素均有利于降低板钛矿相TiO2的能隙,其与4 f电子结构相对应。Sc和Y利于降低板钛矿相TiO2的晶体能,其利于降低合成所需能量。     

N，N，N’-三苄基-1，1’-联萘-2，2’-二（杂氧乙酰胺）及稀土配合物的合成、表征和荧光性质

合成了一种不对称舍联萘骨架酰胺类开链冠醚配体N,N,N’-三苄基-1,1’-联萘-2,2’-二（氧杂乙酰胺）（L）及其4种稀土配合物．通过核磁共振氢谱、元素分析、摩尔电导率、红外吸收光谱、差热-热重等分析方法,对配体及配合物组成和结构进行了表征．结果表明,4种稀土配合物组成为RE（pic）3L·2H2O[RE—La（Ⅲ）,Eu（Ⅲ）,Tb（Ⅲ）,Y（Ⅲ）]．推测了该系列配合物的结构,稀土离子配位数为10．在不同溶剂中,对Eu（III）和Tb（Ⅲ）配合物荧光性质进行了研究,发现Eu（Ⅲ）配合物的荧光强度受溶剂效应的影响,荧光强度随溶剂配位能力的增强而减弱．在相同条件下,Eu（Ⅲ）配合物的荧光强度远大于Tb（Ⅲ）配合物,说明配体L的三重态能级与Eu^3＋的激发态能级匹配较好．     

手性稀土配合物在不对称催化应用中的研究进展

近年来随着光学纯化合物需求的不断增大,不对称催化逐渐成为科学研究的前沿领域之一.稀土元素则是由周期表中ⅢB族Sc、Y和镧系元素(La~Lu)的17种元素组成.相比其他过渡金属与各类配体轨道间的作用,稀土金属有其独特之处,因此,近年来手性稀土配合物在不对称催化领域的应用,也逐渐引起人们的重视.根据各类手性配体中所含配位原子的不同,对手性稀土配合物的类型及相关的不对称催化反应作简要综述.     

Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理对工业纯铝的细化作用研究

通过对比实验的方法,分别研究了Al-Ti-B、La稀土以及Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理对工业纯铝组织和机械性能的影响.结果表明:单一的Al-Ti-B和La稀土均能减小工业纯铝的晶粒度,La稀土细化效果弱于Al-Ti-B,但当Al-Ti-B和La稀土复合熔体处理后细化效果明显,同时,可进一步改善其塑性、强度.