新型氧分子O4的理论计算研究

基于密度泛函理论的“自由团簇计算法”计算了实验上发现的新型氧分子O4的电子结构.计算了2种可能的空间结构——正方形和正四面体,分别得到了这2种结构的中性分子O4,正一价分子O 4和负一价分子O-4的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构.     

二维As2O3光催化性质理论研究

基于密度泛函理论的超软赝势第一性原理计算方法, 该文提出了一种新型P-3m1相二维As2O3, 并研究其结构稳定性, 电子结构和光催化性质. 计算结果显示, 二维As2O3具备较好的稳定性, 并具有1.04 eV的间接能隙. 基于形变势理论进一步计算了As2O3的载流子迁移率, 发现其电子和空穴的迁移率表现出明显的各向异性, 沿armchair和zigzag方向的电子/空穴迁移率分别为1259.91/115.41 cm2·V－1·s－1和1254.21/36.12 cm2·V－1·s－1, 这说明As2O3具备很低的电子－空穴复合率, 拥有较高的光催化活性. 对比标准氢电极的氧化还原势发现, 二维As2O3具备2.57 eV的氧化势能, 能够光催化水裂解出O3, O2 和H2O2等. 此外, 二维As2O3对可见光和紫外光表现出强烈的吸收效果, 吸收系数高达105 cm－1. 这表明二维As2O3在纳米电子器件和光催化领域有着潜在的应用前景.     

CuA16（PO4）4（OH）8·4H2O晶体光谱和电子顺磁共振谱的理论研究

我们建立了3d9离子在斜方对称中的完全能量矩阵和高阶微扰公式（基态为｜dx2_y2〉）,依赖对角化此完全能量矩阵和用微扰公式二种方法,计算了Cu2＋离子在CuA16（PO4）4（OH）8·4H2O晶体中的光谱和电子顺磁共振谱．计算结果显示这二种方法的计算值均与实验值一致．表明它们都可用于解释3d9离子在斜方结构中的光谱和电子顺磁共振谱．     

NH3(H2O)5 氢键团簇的稳定结构

利用密度泛函方法(DFT/B3LYP)方法对经验势得到的NH3(H2O)5 团簇初结构进行结构优化和频率计算,最终得到B3LYP/6-311++G(d,p)水平上的20种稳定结构,再用Moller-Plesset二级微扰方法(MP2)计算这些结构的能量并加以比较.还计算了这20种构型的结合能、电子亲和势和电离能,展示了一些相关方面的性质.     

CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O晶体光谱和电子顺磁共振谱的理论研究

我们建立了3d9离子在斜方对称中的完全能量矩阵和高阶微扰公式 (基态为|dx2-y2〉), 依赖对角化此完全能量矩阵和用微扰公式二种方法, 计算了Cu2+离子在CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O晶体中的光谱和电子顺磁共振谱. 计算结果显示这二种方法的计算值均与实验值一致. 表明它们都可用于解释3d9离子在斜方结构中的光谱和电子顺磁共振谱.     

压力及缺陷对蓝宝石电子结构影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的平面波超软赝势方法,计算了蓝宝石在三种结构相(Corundum相、Rh2O3(II)相、CaIrO3相)下的晶格参数随压力变化的关系,并得出了不同压力下的晶格常数间的比值。同时还计算了在131.2 GPa压力下不同点空位缺陷(VO+1、VO+2、VAl-1、VAl-2、VAl-3)对80个原子的超原胞AL2O3(CaIrO3相)晶体参数影响。最后为了进一步分析蓝宝石的电子结构,本文还计算了131.2 GPa压力下的AL2O3(CaIrO3相)下的理想晶体和含+2价氧空位时的总和分态密度,并将二者作了对比,结果表明+2价氧空位存在时有电子缺陷态出现。     

Sr2Mn2CuAs2O2的第一性原理计算研究

基于第一性原理计算,研究了3种不同结构的同组分物质Sr2Mn2CuAs2O2的电子能带结构及物质总能量,并探讨了Sr2Mn2CuAs2O2可能的最稳定结构.结果表明,3种不同结构的Sr2Mn2CuAs2O2材料均表现出金属性,且主要是具有Mn原子的层状结构起导电作用.其中同时含有CuO2层面与Mn2As2四面体层,并具...     

单层Al2O3膜在SiO2表面的第一性原理计算研究

通过建立的匹配生长超晶胞模型,研究了Al2O3/SiO2纳米异质薄膜的结构特点和电子结构.通过第一性原理计算,并与单一相的Al2O3薄膜表面进行了对比,讨论了相关的结构变化.通过分析原子位置、键长和键角的改变,研究了这种Al2O3单层膜的电子结构和化学成键.     

氨水团簇(H2O)n(NH3)m的稳定结构

利用Hartree-Fock方法对氨水团簇(H2O)n(NH3)m(m n=6)的一些可能构型进行了结构优化和频率分析;进一步用MP2方法计算了这些优化结构的能量和结合能.通过构型体系能量和结合能的比较,得到了这些团簇的最稳定结构;在此基础上还计算了这些团簇的电离势、电子亲和势,对(H2O)n(NH3)m团簇体系的结构和性质的进一步研究是有益的.     

Mg-Zn-Mn合金中二元相的第一性原理计算

为了研究Mg-Zn-Mn合金的结构稳定性与电子结构,运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,采用Materials Studio软件中的Castep模块,分析了Mg-Zn-Mn合金系MgZn_2、MnZn_3和MnZn这3种金属间化合物的结合能、电子态密度、电子占据数及布局结构。结合能的计算结果表明在3种金属间化合物中MnZn具有最强的相结构稳定性。通过电子态密度、电子占据数和电子布局数计算结果分析,3种结构的离子键强弱顺序依次是MnZn、MgZn_2、MnZn_3,而MnZn_3比MgZn_2更稳定的原因是其拥有更强的共价键。     

非晶态Fe2O3-SiO2杂化材料的研究

文章以正硅酸乙酯(TEOS)、三氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,制备出均质透明的非晶态Fe2O3-SiO2杂化材料.研究溶胶-凝胶体系电化学性能,探讨Fe2O3-SiO2杂化材料的杂化机理,并对该材料的结构和性能分别进行表征和测试.该材料具有优良的光谱选择性吸收性能,可作为光热转换材料.     

外电场作用下Si_3O_3分子的基态结构及激发特性

采用杂化CIS-DFT方法,计算了不同外电场作用下Si3O3分子的基态结构参数,在此基础上研究了分子由基态到前8个激发态的激发能,吸收光谱,振子强度,跃迁矩阵元等激发特性.由计算结果可知,分子的基态结构及激发特性对外电场有着较强的依赖关系.     

掺杂方式对Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷微结构及性能的影响

采用溶-凝胶法制备Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷粉末,以传统陶瓷制备工艺制备Mg元素掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷．研究MgO掺杂量为1．6％（质量分数）时,MgO固相掺杂和Mg计湿化学法掺杂两种不同的掺杂方式对Mg掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷显微结构及电学性能的影响．研究结果表明,当Mg掺杂量相同时,掺杂方式对Mg掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3。陶瓷的显微结构和电学特性有显著的影响,相比纯的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷,两种掺杂方式中,Mg2＋湿化学法掺杂相对于MgO固相掺杂,在BSZT陶瓷中的分布更均匀,替位程度更高,所以其对介电常数的影响也相对更大．而MgO固相掺杂相对于Mg2＋湿化学法掺杂明显地促进了陶瓷晶粒的生长,提高了陶瓷的致密性,同时其击穿电场和电阻率也有较大提高．1350℃下烧结的固相MgO掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷性能较优,介电常数约为590,介电损耗低于0．0005,电阻率为7．78×10^13Ω·mm,击穿场强为6．56kV／mm．     

硅酸镓镧晶体的喇曼散射及密度泛函研究

根据空间群理论（SPT）计算了硅酸镓镧晶体(La3Ga5SiO14，简称LGS)的喇曼光谱，并测量了LGS的室温喇曼光谱.根据晶体结构，构造了3个团簇（La3Ga4O12, La3Ga3SiO12和La3Ga2Si2O12），利用密度泛函理论(DFT)对喇曼光谱进行了计算和模拟.结果表明理论与实验非常吻合，LGS良好的压电性起源于3个团簇大的极化率各向异性.     

BaTiO_3/γ-Fe_2O_3颗粒膜的介电性质和磁电性质

本文利用高真空磁控——离子束复合溅射系统在单晶n型Si(100)面上生长了Ag/[BaTiO3/?-Fe2O3]/ZnO结构的复合薄膜,对比研究了BaTiO3/γ-Fe2O3颗粒膜在真空退火温度300°C,400°C和500°C下的介电性质、磁性质以及铁电特性.实验研究发现,随着退火温度的升高,样品的电容和介电常数逐渐变大,在500°C退火的样品,其电容为633.93 pF,介电常数为10.233.所有样品都具有良好的铁磁性和铁电性,其中在400°C退火的样品具有最大的饱合磁化强度103.3 emμ/cm3,而在500°C时具有最大的剩余电极化强度9.13?10?1μm/cm2.同时,在零磁场和1.0 T的磁场下,矫顽电场和剩余电极化强度都没有明显的变化.在200 K时,电滞回线却发生了明显的变化.     

外电场对胸腺嘧啶分子性质的影响

利用密度泛函B3LYP方法,采用6-311+G基组对胸腺嘧啶分子的基态结构进行优化,计算了x,y,z三个方向上不同强度外电场条件下胸腺嘧啶的结构、能量和电荷分布.结果表明,外电场对胸腺嘧啶的结构、电荷分布、能量和分子前线轨道能级等特性均有影响,电场对分子特性的影响不仅与强度有关,而且与方向也有关,表现出胸腺分子对于电场的响应具有各向异性.     

掺杂La_2O_3的CuW电触头的组织及电性能

采用液-固掺杂工艺将La(NO3)3与WO3混合,经干燥、La(NO3)3裂解和WO3还原等工艺制备含有La2O3的稀土W粉,采用粉末冶金-熔渗法制备含有La2O3的CuW电触头;研究了保温时间对La(NO3)3裂解的影响以及La2O3对CuW电触头性能的影响. 结果表明:用液-固混料法制备的稀土W粉,La2O3分布均匀,粉末粒度较细;La(NO3)3裂解粉末的颗粒随着保温时间的延长而长大;掺杂La2O3的CuW触头耐电弧烧蚀性能有显著的提高.     

优化的B位离子氧化物共烧法制备钙钛矿结构的PYN—PZN—PT三元铁电陶瓷

通过优化B位离子氧化物共烧方法,成功制备出具有纯钙钛矿结构的Pb（Yb1/2Nb1／2）O3-Pb（Zn1／3Nb2／3）O3—PbTiO3（PYN-PZN-PT）三元铁电固溶体陶瓷,有效地抑制PZN基陶瓷制备过程中烧绿石相的形成．选取（0．48-x）PYN-0．52PZN-xPT（x=0．24～0．28）,对三元体系的相结构、铁电、压电和介电性能进行了研究．结果表明：烧结得到的陶瓷致密均匀无杂相,晶粒尺寸2～4μm;随着PT含量的增加,物相经历了从三方相到三方和四方相共存的准同型相界（MPB）、再到四方相的结构演变;MPB附近的组分具有优异的性能,性能最好的组分是0．21PYN-0．52PZN-0．27PT,其压电系数d33—550pC／N,室温介电常数ε′=2070,矫顽场Ec=19．9kV／cm,居里温度Tc=260℃;陶瓷样品的介电温谱表现出介电弥散以及介电峰的展宽等类弛豫体的特点．     

外场作用下CO2分子结构及特性研究

以CC-PVDZ为基组,采用筛选的B1B95密度泛函方法研究了不同外电场对CO2分子结构和特性的影响. 研究发现：CO2的结构参数与电场有明显的依赖关系;CO2分子体系的总能量、偶极矩及HOMO与LUMO能级均会受电场的影响;基于外电场对能隙的影响,可以发现外电场会影响CO2参与化学反应的能力;同时CO2红外光谱的特征峰与光谱强度均会受到外电场的影响,且在外电场作用下CO2还会产生新的红外特征峰,因此可通过外电场对分子红外光谱进行调控,进而便于捕捉相关谱图信息;最后通过考察CO2分子中1C-2O键的解离势垒受外电场的影响情况,发现1C-2O键解离势垒与外电场具有极高的相关性,研究结果为电场降解CO2提供了重要的理论依据.     

双极性双喷头静电纺丝装置的设计与应用

从低维纳米复合材料的制备技术和制备工艺入手,设计开发了双极性双喷头静电纺丝装置,解决了单极性喷头同性相斥不能获得交织的异质材料的问题,实现了带有不同极性的两种金属氧化物纺丝前驱液的交织复合,成功制备了金属氧化物SnO₂/In₂O₃复合纳米纤维。通过对SnO₂/In₂O₃复合纳米纤维的SEM表征发现,复合纤维中同时存在正四方相晶系的SnO₂和立方晶系结构的In₂O₃。利用双极性双喷头静电纺丝装置制备复合纳米纤维对复合材料制备技术的发展具有深远意义。