基于第一性原理的钙钛矿BaFe_(0.5)Nb_(0.5)O_3B位的有序结构

基于第一性原理,利用Materials Studio计算软件中CASTEP软件包构建出双钙钛矿材料BaFe_(0.5)Nb_(0.5)O_3的4种位形,研究B位有序无序对其结构和物理性能的影响.通过GGA+PBE关联函数对4种位形结构分别进行几何优化和能量优化,根据能量最低原理,获得最终优化后的几何结构与各项物理性能.计算结果表明:反铁磁的能量最低且为半导体,为最优的几何结构,并且通过紫外可见吸收实验证明了带隙的存在;铁磁结构与反铁磁结构自旋存在夹角,属于半金属;在费米能级附近,d电子与p电子的相互作用明显,对态密度的贡献最大;在低频率范围内,反铁磁结构Ba-AFM出现吸收峰最早,但吸收峰强度最低.     

第一性原理研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3电子结构及介电性能

采用基于密度泛函理论广义梯度近似方法,首先对BaTiO_3与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用该方法研究Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶格参数、电子结构及光学性质,进一步对比分析掺杂前后介电函数的变化情况。计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Zr掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与纯的BaTiO_3相比,对称性降低,介电函数峰值降低。     

Hf掺杂(Ba0.5Sr0.5)TiO3电子结构及光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法,首先对(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用相同的方法进一步研究Hf掺(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_(3 )晶格参数、电子结构及光学性质,重点对比分析了掺杂前后介电函数的变化情况.计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Hf掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3相比对称性降低,介电常数呈下降趋势,介电峰呈展宽趋势.     

ZnO掺杂Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)Li_xK_y)_(0.5)TiO_3无铅压电陶瓷的性能与微结构

利用企业的电子陶瓷工艺制备了ZnO掺杂Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5Ti O3无铅压电陶瓷,研究了ZnO掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响.X射线衍射结果表明,当ZnO含量小于0.5wt%时,掺杂的ZnO扩散进入了Bi0.5(Na1-x-yLixKy)0.5Ti O3钙钛矿结构的晶格;SEM观察结果表明,少量的ZnO掺杂可以改善该陶瓷的微结构;介电压电性能研究结果表明,当掺杂量较少时,ZnO对该体系陶瓷的介电压电性能有一定的改善,但不明显.     

(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-xNaSbO_3无铅压电陶瓷微结构与电学性能研究

采用传统压电陶瓷工艺制备了(1-x)B i0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xNaSbO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术表征了陶瓷的晶相结构和表面形貌,利用一些电学仪器测试了其介电和压电性能.结果表明,该体系陶瓷具有单相钙钛矿结构,适量的NaSbO3掺杂可以提高该陶瓷的致密性.在室温下,当掺杂量为0.5%时,该体系表现出较好的压电性能:压电常数d33和机电耦合系数kp分别达到107pC/N和0.209;当掺杂量为0.7%时,εr和tanδ分别为1 551和0.05.     

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷的制备及其电学性能研究

采用固相合成法制备了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷,通过XRD、SEM和电学性能测试方法研究了不同含量ZrO_2对陶瓷样品结构和性能的影响.XRD分析发现,ZrO_2的掺杂没有改变陶瓷的钙钛矿结构,但Zr元素的掺杂使得晶胞参数减小;SEM图片显示,随着ZrO_2的加入,样品平均晶粒尺寸减小,且晶粒尺寸分布更加均匀;ZrO_2的加入显著影响了样品的电学性能,随着ZrO_2的加入,室温剩余极化强度(P_r)、矫顽场(E_c)和压电常数(d_(33))都先增加后减小,当x=0.01时P_r和E_c分别达到最大值35.7μC/cm~2和4.72kV/mm,当x=0.03时d_(33)达到最大值144pC/N;随着ZrO_2的加入,陶瓷样品常温介电常数增大,退极化温度T_d逐渐下降,且各样品都具有典型的弛豫特性.     

La掺杂BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3陶瓷的结构和性能

采用固相烧结工艺制备了LaxBi1-xFe0.5Co0.5O3(BLFCO-x,x=0.00,0.05,0.15,0.30)陶瓷样品,研究了La掺杂对BiFe0.5Co0.5O3陶瓷结构、漏电流、磁性能以及介电性能的影响.X射线衍射测试结果显示,BLFCO-x样品基本形成了BFCO的相,但随着La的掺杂,晶格常数发生改变,结构向四方相转变.少量La离子的掺入降低了BFCO的漏电流.在常温下,随着La离子浓度的增大,BLFCO-x样品的磁性逐渐下降.样品的变温介电结果表明,当La离子浓度较小时,存在两个介电峰,但La离子浓度较大时,呈现单一介电峰.     

Bi替代CH3NH3Pb1-xBixBr3钙钛矿实现带隙调控

通过Bi3+代替Pb2+离子对CH3NH3PbBr3进行n型掺杂,使用Materials Studio软件的CASTEP模块构建出CH3 NH3 Pb1-xBixBr3(x=0,0.25,0.50,0.75,1.00)五种结构位形,基于第一性原理并将GGA+PBE作为关联函数对其结构进行几何优化与物理性质研究.结果 表...     

BaZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3掺杂对K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅陶瓷结构及性能的影响

用传统高温固相法制备了锆钛酸钡BaZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3(BZT)掺杂的铌酸钾钠K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)无铅压电陶瓷,研究了不同BZT掺杂量和烧结温度对KNN陶瓷微观结构、形貌和电学性能的影响。结果表明:从样品的X射线衍射图谱可以看出,全部样品均呈现出主晶相正交钙钛矿结构,但随着BZT掺杂量的增加,样品中的第二相的含量逐渐增多;从样品的形貌分析中可以看出,掺杂BZT的样品晶粒明显较大,且晶界清晰,其样品的平均晶粒尺寸随着BZT掺杂量的增加和烧结温度的升高有逐渐增大的趋势;对比不同掺杂量和不同烧结温度下制备的样品的综合性能,在1 150℃下烧结的BZT掺杂量为5%的陶瓷具有较好的形貌和优良的综合电学性能,即具有较为均匀的晶粒大小、清晰的晶界,最大的相对介电常数和较小的介电损耗,最大的压电系数。     

硼、氮掺杂C_(20)的结构及其稳定性

根据量子化学理论,应用从头计算Hartree-Fock(HF)方法在6-31G(d)基组水平上对C20及硼、氮掺杂的C20进行几何构型全优化.比较了C20及硼、氮掺杂的C20的基态能量、能隙及结合能的大小.此外,还计算了掺杂分子的最强红外光谱及其对应的振动频率,并给出振动模式.结果表明:掺杂后,C19B和C18B2的能量升高了;与B原子相连的键的长度均增加;单位原子结合能的计算表明单原子掺杂要比双原子掺杂稳定,而硼掺杂要比氮掺杂稳定;前线轨道理论计算表明硼、氮掺杂后C20的能隙增大.     

(MnFe)_(1.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)化合物磁性和磁热性能

采用机械合金化和固相烧结技术,制备了V掺杂的Mn_(1.0)Fe_(0.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.14,0.16)和Mn_(1.0)Fe_(0.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.12)系列化合物.利用X射线衍射和磁性测量技术研究了材料的晶体结构、磁性和磁热效应.研究结果表明:两个系列化合物均结晶为Fe2P型六角结构;调整掺杂元素V的含量,可以将居里温度控制在188-375K范围;化合物的最大磁熵变随V含量增加而减少,化合物的热滞随V含量增加而减小,最小值为1K.     

(NH3)2(H2O)4团簇结构的密度泛函理论研究

利用经验势得到(NH3)2(H2O)4团簇的初始结构,在初始结构的基础上利用DFT/B3LYP/6-31G(d)进行几何结构优化和频率计算.在此基础上挑选出稳定的构型利用DFT/B3LYP/6-311++G(d,p)进行优化.得到了(NH3)2(H2O)4团簇的16种稳定异构体,通过对这些异构体的键长,振动频率,偶极矩的研究,发现了结构对称性好,键长较短的构型能量较低,结构较稳定.     

Zn_(0.5)Cd_(0.5)S:Eu~(3+)半导体材料的燃烧法制备及发光性能研究

以硫脲为硫源,采用燃烧法制备了Zn0.5Cd0.5S:Eu3+半导体材料.研究了Eu掺杂量对Zn0.5Cd0.5S:Eu3+半导体材料的结构,形貌,固体漫反射以及发光性能的影响.利用X-射线粉末衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见分光光度计(UV-vis)和荧光分光光度计(PL)对样品进行了表征.结果表明:Eu掺杂量对样品的结构和形貌没有明显的变化,但对其发光性能却有着显著地影响.当Eu掺杂量为3%时所制备的Zn0.5Cd0.5S:Eu3+半导体材料的发光性能为最强.     

Ag的掺杂量对Zn_(0.5)Cd_(0.5)S/Ag半导体材料光催化性能的影响

采用燃烧法制备了Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料.利用X-射线粉末衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光分光光度计(PL)以及紫外-可见分光光度计(UV-vis)对所制备得到的样品进行了表征.研究了Ag的掺杂量对Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料的结构、形貌、发光性能和光催化效果的影响.结果表明,Ag的掺杂量对样品的形貌基本没有影响,但是对样品的结构、发光性能以和光催化效果有着显著地影响.研究表明:随着Ag掺杂量的增加,半导体材料中出现了AgS杂相;另外,样品的发光强度逐渐降低;而当Ag的掺杂量为0.1时,所制备的Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料对亚甲基蓝溶液(MB)的光催化效果最好.     

MoO_3掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)陶瓷的光学性能

采用流延成型和固相反应法制备Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Mo_xO_(3-δ)(0≤x≤0.5)陶瓷。研究不同Mo掺入量对Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)的结构和光学性能的影响。结果表明:当x≥0.1时,样品主相为钙钛矿结构,但相继出现新相SrCo_(0.5)Mo_(0.5)O_3和SrMoO_4;随着Mo~(6+)的引入和掺杂量的增加,样品的吸收率和发射率均增加,选择吸收比下降;掺入Mo~(6+)样品的室温和高温电导率值均下降,主要是因为掺入离子减少了Co~(3+)-O-Co~(4+)反应单元和阻碍了双交换反应的进行,生成的低导电杂相又破坏了原连续的导电通路。电导率值的变化直接影响样品的发射率值,电导率降低对应发射率升高。     

(NH3)2(H2O)3稳定结构的探究

用密度泛函方法(DFT/B3LYP)在6-31G(d)和6-311++G(d,p)基组水平上逐级对(NH3)2(H2O)3团簇进行结构优化和频率计算.(NH3)2(H2O)3的初始结构取自经验势模型的大量可能构型中的51个稳定性较好的构型,最终得到了B3LYP/6-311++G(d,p)水平上的15种稳定结构,用二级微扰方法(M(o)ller-Plessett/MP2)计算了这15种结构的能量.结果发现:(NH3)2(H2O)3的五边形环状平面结构的稳定性最好;同族构型中氨分子相距越远的结构能量越低越稳定.(NH3)2(H2O)3团簇中氨分子间形成的氢键平均键长较长,其次是氨与水分子间的氢键,水分子间的氢键平均键长较短,进一步证明氨分子问的氢键较弱,氨水分子间居中,水分间的氢键最强.     

Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究

采用传统固相烧结方法制备了Er~(3+)掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3无铅压电陶瓷.考察了不同浓度Er~(3+)离子掺杂对其晶体结构和上转化发光性能的影响.XRD实验结果表明制备出的陶瓷样品均为纯的钙钛矿结构,且形成三方相和四方相的准同型相界.在980 nm波长激发下,陶瓷显现出明显的上转化发光性能,有3个明显的Er~(3+)特征峰,分别位于528,550 nm处绿光发射和661 nm处红光发射;当Er~(3+)掺杂量x=0.015 mol时,上转换发光性能达到最佳.该材料属于一种光-电多功能材料,即既具有上转换发光性能又具有铁电/压电性能.稀土掺杂0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3固溶体的发光性能可以通过电场来调控.     

掺锰对[Bi_(0.5)(Na_(1-x)Ag_x)_(0.5)]_(1-y)Ba_yTiO_3系陶瓷压电和介电性能的影响

利用传统陶瓷工艺制备了MnO2(0～0.4wt%)掺杂[Bi0.5(Na1-xAgx)0.5]1-yBayTi O3(x=0.06,y=0.06)无铅压电陶瓷,研究了掺杂对该体系陶瓷的结构、压电和介电性能的影响.结果表明,陶瓷的压电常数d33随锰掺杂量增加而减小;适量锰离子的引入可降低介电损耗tgδ,提高机械品质因数Qm.当锰掺杂量达到0.4wt%时,陶瓷的压电性能大幅度降低.锰含量为0.15wt%时该体系陶瓷具有较好的性能压电常数d33=160pC/N,机电耦合系数kp=34%,kt=52%,介电常数εr=804,机械品质因数Qm=163,介电损耗tgδ=2.0%.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷材料的研究进展

综述了国内外关于(Na0.5Bi0.5)TiO3(简称BNT)基无铅压电陶瓷材料的发展进程及研究现状,着重介绍了BNT基无铅压电陶瓷的制备工艺和掺杂改性,并对其发展趋势进行了展望.     

CH(X~2Π)与NH_3反应机理的量子化学研究

对CH(X2Π)自由基与NH3的反应进行了量子化学研究.分别在B3LYP/6311++G(d,p),B3LYP/6311++G(3df,3pd),MP2/6311++G(d,p)和MP2/6311++G(3df,3pd)水平优化了反应势能面上各驻点的几何结构,并在QCISD(T)/6311++G(3df,3pd)水平上计算了各驻点的能量.通过IRC计算确认了过渡态,确定了反应的机理.