Fe掺杂石墨烯表面吸附Au:第一性原理

采用第一性原理对Au在Fe掺杂石墨烯表面的吸附特性进行研究,计算掺杂Fe前后石墨烯对Au的吸附能以及石墨烯的局部态密度和电荷分布。结果表明:掺杂Fe增强了Au在石墨烯表面的吸附能,提高了Au与石墨烯间的电荷转移。掺杂Fe后,Fe与Au间形成了共价键,Au与石墨烯间由物理吸附转变为化学吸附。此外,自旋极化计算结果显示Fe掺杂石墨烯-Au体系中自旋向上态密度和自旋向下态密度关于费米能级对称,说明Fe掺杂不会使体系产生磁矩而影响材料性能。此类掺杂有望改善石墨烯载Au纳米颗粒催化剂的催化性能。     

单原子层角GeC_2-碳锗二炔稳定结构第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函方法研究了类石墨二炔的碳锗二炔结构及性质,获得了γ-碳锗二炔的几何结构及电子结构,得到其稳定的构型是Ge原子在六角晶格顶点、晶格常数为12.089的单原子层低褶皱蜂窝状结构,为半导体材料,带隙值是0.523 e V.     

硼化氮-石墨烯杂化单原子层电学性质的第一原理

利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究二维六方硼化氮片（h-BN） 石墨烯杂化单原子层的电学性质. 结果表明: 三角形h-BN嵌入石墨烯中或三角形石墨烯片嵌入二维h-BN中均会在能带结构导带和价带中间引入带间态, 带间态的形态与杂化方式有关; 半导体性与导体性质可相互转变, 即该杂化结构的电子结构可通过不同杂化形式调制.     

表面吸附单原子层的声振动模式

在谐和近似及计入近邻与次近邻相互作用的条件下,我们以格林算子技术,计算了表面吸附了单原子层的半无限晶体的声振动模式。计算分顶位吸附及中心吸附两种情形进行。文中给出了吸附单原子层及衬底的各原子层分别对体模及表面模的贡献。本文的方法和结果对于表面物理的研究将是有用和有意义的。     

甲醛在本征和金掺杂石墨烯表面的吸附：第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了单个甲醛气体分子在本征石墨烯和金掺杂石墨烯基底上的吸附特性,探讨了单个甲醛分子吸附在本征石墨烯和金掺杂石墨烯稳定构型上的吸附能、磁矩变化、电荷转移、态密度及化学键变化。结果显示,与本征石墨烯相比,金原子掺杂石墨烯可提高石墨烯基底对甲醛分子的吸附能力,产生明显的磁矩变化,增加电荷转移能力。此外,态密度(DOS)分析结果表明,甲醛分子与金掺杂石墨烯基底之间存在轨道杂化。     

惰性原子吸附单层的固液相变

本文以Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ势描述惰性原子间的相互作用，将融化的统计几何理论应用到物理吸附在石墨表面的惰性原子单层的固液相变。由相变方程进行严格数值计算所得熔化曲线与计算机模拟实验结果相当接近，所得三相点约化温度为Ｔｔ＝０．４３８，与吸附在石墨表面的惰性原子层实验测量结果和计算机模拟实验的结果也都有相当好的符合。     

基于第一性原理计算固氖单原子对体系结合能的贡献

基于第一性原理,运用多体展开理论和原子团簇理论,通过拟合两体相互势能和总的相互势能,提出了一种计算fcc固氖结合能的简便新公式,并利用新公式的结果对固氖结合能和高压压缩特性与实验值做了比较。结果表明:这个新公式能够简单、准确地描述固氖的结合能和高压物态特性,且在整个实验压强范围内(0~238 GPa)与DAC实验值完全吻合,误差在3%以内。这个公式对各种状态的所有惰性元素结合能和高压压缩特性的研究具有重要意义。     

基于第一性原理计算Stone-Wales石墨烯的光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了一种新型二维材料Stone-Wales(SW)石墨烯的光学性质。基于介电函数,反射谱和吸收谱等参数对其进行研究。结果显示这种狄拉克碳材料的光学性质在不同极化光下都表现出强各向异性。介电函数实部表明其静态介电常数大,这说明该材料具有很多可利用的自由载流子,所以具有优良的导电性,可作为新一代纳米电子器件的候选材料。此外,吸收光谱和反射光谱表明了SW石墨烯在全光谱区内具有比较敏感的光谱响应,这说明该材料在光电子器件领域非常具有应用前景。     

Si低指数面氢吸附稳定性第一性原理研究

利用局域密度近似第一性原理方法,研究了氢在Si低指数面(100)、(110)、(111)上的吸附结构.用两种不同的势(US-PP和PAW)对Si晶格常数优化,计算表明两种势对Si晶格常数的影响较小(仅为0.002 nm).US-PP势总能计算表明:对于Si体系,清洁Si表面的(111)面最稳定;随氢环境的改变(氢化学势的不同),表面稳定结构也随着变化,与实验结果相一致.     

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.     

单层石墨烯储氢的蒙特卡罗模拟

用正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法,在77～473K温度和0.1～10MPa压强下,对石墨烯上吸附氢分子进行模拟计算.结果表明:低温及高压条件有利于储氢.在10MPa压强下,随着温度增加,等量吸附热先减少后增加.当温度在291K时,等量吸附热值最低.     

单层BC3吸附性质的研究

本文采用第一性原理,利用基于平面波基组的软件包VASP(Vienna Ab-Initio Simulation Package)研究了单层BC3的吸附性质.在单层BC3超胞的6个不同点位上,分别吸附H,Be,B,C,N,O,6种不同原子后,探究了体系的结构、吸附能、能带的变化.结果 表明,Be原子可以通过物理吸附的方式吸附在单层BC3上.在3,4,5号位吸附Be原子后,体系的带隙发生明显变化,可以展现出较好的电流信号响应.因此,这种性质的改变可以在传感器件等方面得到应用.本文的研究结果也可以为单层BC3更深层次的研究提供有效的数据.     

Li原子修饰缺陷蓝磷单层储氢性能的第一性原理研究

本文基于第一性原理计算,系统地研究了碱金属Li原子修饰缺陷蓝磷单层体系的储氢性能. 研究结果表明,双空位缺陷DV2的引入可以有效增强Li原子与蓝磷单层间的相互作用,能够有效阻止单层表面Li团簇的形成. 单个Li原子可以稳定吸附3个H2分子,H2分子平均吸附能为0.248 eV/H2. 电子结构分析表明,H2分子主要通过极化机制和轨道杂化作用吸附在Li修饰的缺陷蓝磷单层体系上. 此外,本文还研究了温度和压强对Li/DV2体系储氢性能的影响. 结果表明,在室温和低压条件下,H2分子可以稳定吸附在Li/DV2体系表面,从而实现室温条件下的可逆储氢.     

锡硫化合物第一性原理研究

为了解锡硫化合物的性质,对Sn-S体系中化合物进行了第一性原理研究,优化了Sn-S体系中化合物的结构.研究表明计算时采用局域密度近似(LDA)比广义梯度近似(GGA)能更好地描述该体系的交换-相关能,从而在对该体系进行进一步研究时,采用LDA进行计算能得到更好的优化结果.计算所获得该体系化合物形成能及结合能的计算结果显示,在形成化合物过程中SnS2优先于Sn2S3形成.     

磷烯吸附非金属单原子的物理特性研究

研究了磷烯表面吸附非金属原子C、N、O原子的基本物理特性,包括最稳定吸附位置、体系的几何结构和电荷转移情况等,并对计算结果进行了系统的分析.然后分析了磷烯吸附不同的原子后,其体系能带结构的变化和电子态密度随能量变化的规律.通过对磷烯体系的系统分析,发现原子吸附导致磷烯特性发生改变的主要原因是不同原子间的相互作用和各不相同的电子转移.这些理论结论可以为磷烯更深层次的研究提供有效的数据.     

第一性原理研究锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能.结果表明该体系是一种理想的储氢材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,通过静电场的极化作用,每个锂原子可以吸附3个氢分子,其储氢的质量比可达11.5 wt%.氢分子的平均吸附能比较理想,可以实现在室温下可逆的储氢和放氢.     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

石墨烯吸附有机分子硝基苯性质的第一性原理研究

基于量子力学的第一性原理,我们计算了石墨烯吸附有机分子硝基苯的特性.在吸附体系中,吸附分子平面平行于石墨烯衬底时吸附能最大,同时此吸附导致衬底晶格微弱的膨胀.吸附分子平面垂直石墨烯吸附时,吸附能较小,且衬底晶格有微弱的收缩.由于硝基和石墨烯之间较强的相互作用,吸附结构的能带中出现明显的掺杂态.这说明了石墨烯可以作为有机分子硝基苯的化学传感器件之一.     

抗坏血酸与茶多酚协同作用制备单层石墨烯

采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再用抗坏血酸(LAA)、茶多酚(TP)和LAA/TP双组分还原体系作为还原剂,将氧化石墨烯还原成石墨烯(RGO),分别进行导电性能测试、拉曼光谱分析、X射线衍射分析以及X射线光电子能谱分析,并利用扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜对LAA/TP双组分还原体系所制备的RGO的形貌进行了表征.结果表明,LAA/TP双组分还原体系之间存在协同作用,其对GO的还原效果优于单组分还原剂,所制备的RGO呈单层结构.文中还对LAA/TP体系的协同作用机理进行了阐释.     

云母片上单层石墨烯的制备及拉曼光谱研究

采用拉曼表征技术研究了平铺到云母片上单层石墨烯的性质.首先,将单晶白云母暴露在辐照量为1×10~6个/cm~2的重离子中进行辐照,用HF溶液对辐照后的云母片进行蚀刻.之后将CVD(化学气相沉积)法制得的单层石墨烯转移平铺到云母片上,利用SEM、Raman技术对悬空(孔洞之上)及非悬空区域的石墨烯进行分析表征.实验结果表明,辐照后的云母片在HF(体积分数40%)中置于30℃水浴超声蚀刻20 min后产生孔径约为3μm的菱形孔洞.而平铺在云母上的单层石墨烯样貌完整,部分悬空区域处的石墨烯有所破裂,且破裂面积随孔径增大而增多.利用拉曼电镜对悬空区域进行探测,可以得到仅有单层石墨烯的拉曼信号.采用石墨烯/云母基底对生物探针分子进行拉曼表征,结果显示该基底对探针分子的拉曼信号有增强作用.