应力对GaS结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理方法,分析了应力对其光解水性质的影响。通过施加压应力,二维GaS的导带底位置下移,价带顶位置上移,使其禁带宽度减小,且导带底电位处于H~+/H_2还原势之上,价带顶电位处于O_2/H_2O的氧化势之下,材料的光催化能力得到增强。然而,施加拉应力时,导带底电位处于H~+/H_2还原势之下,阻碍了水光解反应进行。     

InVO4电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛涵理论的全势线性缀加平面波(FP-LAPW)方法计算光催化材料InVO4的电子结构和光学常数.电子结构计算表明:InVO4价带顶由O-2p、V-3d和In-3d轨道电子杂化构成,导带底则是V-3d和In-5s空轨道组成的杂化带.光学常数计算表明:光吸收强度曲线在4.2 eV处的突出峰源于价带顶的O-2p电子向导带底V-dz2和V-dxy轨道的跃迁,4.6～7.9 eV范围内的吸收峰则对应于价带顶的O-2p电子向导带底杂化带的跃迁;而高能区的光吸收是材料深能级电子跃迁的贡献.折射系数计算结果显示InVO4为各向异性材料;介电常数虚部和能量损失曲线则表明声子对光催化有重要影响.     

Cu掺杂ZnS的第一性原理计算

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究了闪锌矿ZnS掺杂Cu前后的电子结构和光学性质。通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现引入杂质Cu后,在价带顶Cu3d态与S3p态发生p-d排斥,造成价带顶向高能端移动;在导带底Zn4s与Cu3p相互重叠,发生杂化,引起导带向低能端偏移,两方面的作用使得ZnS的带隙变小。掺Cu后ZnS的光吸收向低能端扩展,并且在可见光区生成新的吸收峰。     

溶胶—凝胶法制备Cu2ZnSnS4薄膜及其表征

采用溶胶—凝胶法和旋涂技术在FTO玻璃衬底上制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)前驱体薄膜,在氩气氛围中退火后获得Cu2ZnSnS4薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见分光光度计(UV-VIS)对样品进行表征分析结果表明:450℃退火后的样品为纯相的Cu2ZnSnS4,样品的晶粒尺寸较大,禁带宽度接近太阳光谱的禁带宽度.     

ZnO_(1-x)R_x(R=S,Se,Te)电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理平面波超软赝势方法,研究了三元合金ZnO_(1-x)R_x(R=S,Se,Te)的晶体结构和电子结构随R组分x的变化关系.并计算了ZnO1-xSx合金的吸收系数、能量损失等光学性质随组分x的变化关系.结果表明,随着掺杂浓度x的增加,ZnO_(1-x)R_x的晶格常数呈近似线性递增.且禁带宽度出现弯曲,这跟三元合金ZnO_(1-x)R_x的固溶度相关.三元合金ZnO_(1-x)R_x从导带底到价带顶的光跃迁出现在Γ点,价带顶的贡献主要来自于S-3p、Se-4p和Te-5p态的电子,而导带底的价电子则是Zn的4s态.与纯净ZnO相比,光学性质中的介电函数、能量损失都是随S组分的掺入向低能方向移动,且最大峰值随S浓度的增加而增大.     

射频溅射金属前驱体硫化法制备的Cu_2ZnSnS_4薄膜(英文)

采用射频溅射技术沉积Cu/Sn/Zn金属前驱体叠层结合硫化技术在玻璃衬底上成功制备了Cu2ZnSnS4薄膜。X-射线衍射分析表明,通过优化制备条件可以获得单一黝锡矿结构且具有(221)择优取向的Cu2ZnSnS4薄膜。霍尔效应和紫外可见透过谱测量表明,样品的薄膜电阻、吸收系数和光学带隙分别达到0.073Ω.cm,104cm-1和1.53eV,具有适合作为薄膜太阳电池吸收层应用的可能性。     

ZnOS三元合金晶体结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论下的VASP软件包详细研究了三元合金ZnO1-xSx的晶格常数、体积、总能、电子性质以及能带弯曲因子随S组分x的变化关系,并计算了三元合金的带隙弯曲参数.采用AM05XC泛函对结构参数进行优化,带隙修正采用了LDA-1/2的计算方法.结果表明:随着S浓度x的增加,三元合金ZnO1-xSx的晶格常数、体积、总能量均呈现出线性递增的关系,而禁带宽度以及价带宽度出现弯曲性质,这跟三元合金ZnO1-xSx的固溶度相关.从导带底到价带顶的光跃迁出现在Γ点,影响价带顶和导带底的价电子分别是S的3p态和Zn的4S态.     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

射频溅射金属前驱体硫化法制备的Cu2ZnSnS4薄膜

采用射频溅射技术沉积Cu／Sn／Zn金属前驱体叠层结合硫化技术在玻璃衬底上成功制备了Cu2ZnSnS4薄膜。X-射线衍射分析表明，通过优化制备条件可以获得单一黝锡矿结构且具有（221）择优取向的Cu2ZnSnS4薄膜。霍尔效应和紫外可见透过谱测量表明，样品的薄膜电阻、吸收系数和光学带隙分别达到0．073Ω·cm，10^4cm^-1和1．53eV，具有适合作为薄膜太阳电池吸收层应用的可能性。     

Mg掺杂ZnSe电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似,对Mg掺杂闪锌矿Zn Se的MgxZn1-xSe电子结构和光学性质进行了研究.结果表明:MgxZn1-xSe是一种直接带隙半导体,其价带顶主要由Se-4p态电子构成,位置基本保持不变;导带底主要由Se-4s态电子和Zn-4s态电子共同决定,并且随着掺杂浓度的增大向高能区方向移动,其能隙宽度随掺杂量的增大而变宽,吸收光谱出现蓝移,计算结果与现有文献符合得很好.     

Role of intrinsic dipole on photocatalytic water splitting for Janus MoSSe/nitrides heterostructure:A first-principles study

Searching for visible-infrared solar utilization for photocatalytic water splitting is highly desirable,since most of solar energy is distributed the visible-infrared region.However,it is difficult for a pure system to satisfy both band gap and band edge conditions for water splitting in visible-infrared region.Herein,heterostructure consisting of Janus MoSSe and nitrides XN (X=Al,Ga) is proposed,and the structural and electronic properties are systematically studied by the firstprinciples calculations.It shows that the AA-stacking heterostructure is more stable than other stacking.The calculated electronic property shows that MoSSe/AIN heterostructures have indirect band gaps in the range of 1.00eV-1.68eV,while MoSSe/GaN heterostructures are always direct semiconductors with band gaps of0.8 eV-1.51 eV.Interestingly,despite the band gaps of MoSSe/XN heterostructures being smaller than 1.23 eV,the band edge positions are always suitable for water splitting,suggesting good activity of these heterostructures in visible-infrared region.This special behavior mainly originates from the intrinsic dipole with the electrons of VBM and CBM distributed on two opposite layers,producing an electrostatic potential difference between the layers.This electrostatic potential difference,acting as an auxiliary booster for photoinduced carriers,can effectively reduce the band gap required for water splitting in visible-infrared region.In addition,the band edge position can be further adjusted by strains,leading to higher reactivity for water splitting.Our findings strongly suggest that this novel Janus MoSSe/XN heterostructure can offer exciting opportunities for designing visible-infrared photocatalysis for water splitting.     

单轴应力锗能带结构研究

用形变势理论讨论了单轴〈001〉和〈110〉及〈111〉张/压应力对锗导带各能谷（？能谷、？能谷及L能谷）能级的影响,采用包含自旋-轨道互作用及应力在内的六带k.p微扰法建立了单轴张/压应力作用下锗的价带结构模型,分析了锗价带带边能级随应力的变化情况,获得了锗导带底能谷能级分裂值、价带带边能级分裂值以及禁带宽度随应力的变化关系.量化数据可为单轴应力锗器件及电路的研究与设计提供参考.     

RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)物理性质的第一性原理研究

【目的】对RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)的物理性能进行研究。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理方法对RE2Ti3Si4(RE=Gd,Tb,Dy,Ho和Er)的结构性质、电子结构、力学以及热力学性质进行计算。对RE2Ti3Si4单晶的弹性常数,多晶的体积模量、剪切模量和杨氏模量都进行了计算。利用准谐的德拜模型计算获得了体积模量、比热熔和热膨胀系数随着温度和压强的变化,并进行了相关的讨论。【结果】RE2Ti3Si4的晶格常数计算值和实验值吻合较好。【结论】形成焓的计算值随着稀土元素原子序数的增加而呈现微小的下降趋势,这表明化合物的稳定性随着原子序数的增加而加强。电子态密度显示在费米能级之下,Ti-3d和RE-5d的态密度有着很强的杂化现象。     

铜铟硒与铜铟硫太阳能电池中有序缺陷化合物的性质及对能带偏移的影响

利用第一性原理模拟计算铜铟硒（CIS）太阳能电池CIS吸收层,及CIS中普遍存在的有序缺陷化合物（ordered defect compound,ODC）CuIn₅Se₈的性质.依据CuIn₅Se₈形成的方式,结合对称性越高、能量越低的原则,建立CuInS₂中的ODC-CuIn₅S₈结构,并从态密度角度讨论CuInS2与CuIn₅S₈的差异.分别选用ZnSe和CuI半导体作为CIS和CuInS₂电池的缓冲层,利用第一性原理计算得到价带偏移（valence band offset,VBO）.在ZnSe/CIS界面处,CIS的价带顶（valence band maximum,VBM）比ZnSe高0.52 eV;在CuI/CuInS₂界面处,CuI的价带顶比CuInS₂低0.37 eV,表明CuI非常适合应用于CuInS₂电池缓冲层.ODC中由于Cu的缺失,其d轨道电子和阴离子p轨道电子的p-d排斥力减小,使ODC材料的价带顶相对于自身本征材料有所下降.     

大气CO2浓度和温度变化对石莼生长及其叶绿素荧光特性的影响

【目的】为了研究大型海藻在全球气候变化背景下的生态功能,探讨大气 CO2浓度升高和温度变化对石莼（Ulva lactuca）生长及其叶绿素荧光特性的影响。【方法】在4种条件（390μL／L CO2＋15℃;700μL／L CO2＋15℃;390μL／L CO2＋25℃;700μL／L CO2＋25℃）下培养石莼,10 d后测定藻体生长、叶绿素荧光参数以及生化组分。【结果】经10℃低温6 h处理,石莼受到光抑制;经35℃高温6 h处理,25℃正常空气条件下生长的石莼表现出较高的最大光量子产量（Fv／Fm）,光能利用效率（α）,非光化学淬灭（NPQ）和光化学淬灭（qP ）,25℃高CO2浓度条件下生长的石莼最大相对电子传递速率（rETRmax）和饱和电子传递速率（Ek ）大于其他生长条件下的石莼;经40℃高温处理6 h,15℃生长的石莼光合机构受损;相对于25℃与正常空气条件下生长的石莼,25℃与高CO2浓度条件下生长的石莼Fv／Fm、a、NPQ和qP 的下降程度较小,而且具有较高的rETRmax 和Ek。【结论】高CO2浓度促进石莼的生长,但其对石莼可溶性蛋白（SP ）、可溶性碳水化合物（SC ）、叶绿素 a （Chl a）和类胡萝卜素（Car ）等生化组分含量影响具有温度依赖性。另外,CO2浓度升高使得石莼抗高温的能力增强。     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

129Cs的原子核形状研究

利用重离子融合蒸发反应124Sn(11B,6n)129Cs布居了129Cs的高自旋态,束流能量为65 MeV。实验重建了129Cs的能级纲图,几条新的能级被观测到。利用多普勒线移衰减法测量了部分转动带的能级寿命,提取了129Cs转动带的电四极矩。转动带的旋称劈裂显示,g7/2,h11/2转动带的顺排分别来至于质子顺排和中子顺排。根据提取的电四极矩分析可以看出,在较低自旋处,h11/2转动带的电四极矩小于g7/2转动带;129Cs的3个转动带在准粒子顺排后,原子核形状均发生了明显变化。TRS理论计算结果较好反映了g7/2,h11/2轨道质子对129Cs原子核不同γ形状的驱动效应。     

瑶药白背清风藤的化学成分研究

【目的】研究白背清风藤Sabia discolor Dunn的化学成分。【方法】采用硅胶柱层析、Sephadex LH-20、制备液相等多种色谱技术进行化合物的分离纯化,根据理化性质和波谱数据鉴定化合物的结构。【结果】分离得到8个化合物,分别鉴定它们为白桦脂醇(1),齐墩果酸(2),imberic acid(3),槲皮素(4),芦丁(5),5-氧阿朴菲碱(6),-谷甾醇(7),-胡萝卜苷(8)。【结论】所有化合物均为首次从该植物中分离得到。     

四氧化三铁/植酸钠对水中六价铬的分离

四氧化三铁(Fe3O4)这一用途广泛的功能性磁性纳米粒子,但是由于在制备过程中,其形貌难以控制,团聚严重,大大限制了它的应用.用环境友好的植酸钠(IP6)胶束为模板,利用分子中六个不共面的磷酸酯键,络合铁离子,水解制备了Fe3O4/IP6纳米结构,其有分散性好,长期稳定的特点.Fe3O4/IP6中磷酸酯键可捕获富集水体中Cr(VI)离子,利用Fe3O4的磁性,通过外磁场将Cr(VI)离子从废水中分离出来.实验结果表明:该过程时间短(10 min),效果理想.还观察了水体p H值变化对Fe3O4/IP6纳米粒子分离Cr(VI)的影响.     

基于固/气反应的氧化石墨烯水热还原研究

【目的】对氧化石墨烯的水热还原过程进行系统研究。【方法】采用改进的水热装置,以乙醇为还原剂,通过固/气反应成功实现了水热条件下氧化石墨烯的还原,制备得到石墨烯。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线近边吸收谱(XANES)和热重分析(TGA)对石墨烯材料的结构和性质进行了测试,探讨水热条件下乙醇蒸汽对氧化石墨烯的还原效果。【结果】研究结果表明,水热环境下的固/气反应还原能够有效地去除氧化石墨烯上的含氧基团,石墨烯的π网格结构得到很好的恢复。还原后的石墨烯材料比氧化石墨烯具有更为优异的热稳定性。【结论】该方法低成本、高效、环保,可用于石墨烯的大规模制备。