Pu2O3晶体结构、弹性和电子性质的 密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),在局域自旋密度近似(LSDA:local spin density approximation)和广义梯度近似(GGA:generalized gradient approximation)及LSDA/GGA+U下,系统研究了强关联5f电子体系Pu_2O_3的晶体结构,弹性参数,电子态密度和电荷密度.优化计算结果表明,LSDA+U的晶格参数a0和c/a与实验值吻合最好,同时也在不同的近似下计算了Pu_2O_3的弹性参数.与此同时,LSDA/GGA+U计算的态密度在费米能级处分别出现约1.8和2.2eV能隙,而LSDA/GGA的计算结果在费米能级处并无能隙,所以对Pu_2O_3的Pu-5f加U能使体系从导体转变为绝缘体,这与实验测定Pu_2O_3是绝缘性很好吻合.此外,电荷密度计算结果表明,与LSDA相比,LSDA+U计算的Pu-O间电荷密度增加且有明显的成键特征.     

高压下Gd2Zr2O7结构变化第一性原理的研究

Gd2Zr2O7作为一种绝缘体材料广泛用于在飞机发动机及燃气轮机的热障涂层,该文利用第一性原理对227GdZrO随着压强的增加产生的结构相变进行了研究,发现Gd2Zr2O7在压强为28.5GP时,由焦绿石结构(pyrochlore)变为有缺陷的萤石结构(defect-fluorite);当压强加到43.2GP时,晶格结构被扭曲,变为扭曲的萤石结构(distorted defect-fluorite).该文还对Gd2Zr2O7电子结构进行了计算,通过分析态密度图发现,当压强到达15.3GP时,带隙宽度由3eV减小到0.5eV,晶体由绝缘体转变为半导体,继续加压到28.5GP时,带隙宽度变为3.7eV,晶体又由半导体转变为绝缘体.     

TiO2-x(V2O5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) [Eg(1)-Eg(0 ) -b]x bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .     

Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米片的制备及光吸收性能

以普通无机盐为原料采用沉淀法制备了Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米片.采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品的组成和表面形貌进行了表征.紫外-可见光吸收测试显示Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米片具有较宽的紫外-可见光吸收范围,带隙宽度为2.22 eV.     

Bi(Ⅲ)-X(Cl~-,NO_3~-)-H_2O体系热力学平衡研究

为确定Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系中各固相稳定存在的pH范围 ,运用同时平衡原理和质量平衡原理对Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系进行了热力学分析和计算 ,在此基础上绘制了Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系在 2 5℃时的各种沉淀物的平衡浓度对数 pH图 ,确定了各种固相沉淀物稳定存在的pH值范围 .结果表明 :溶液中铋离子和氯离子 (硝酸根离子 )的浓度及溶液的pH值是影响各固相稳定存在的重要参数 .由热力学图可得出 :可以直接从溶液中沉淀得到Bi2 O3 ;要得到高纯度的BiOCl或BiONO3 必须严格控制溶液的pH范围 .这为铋的湿法冶金过程和化工产品的湿法生产过程提供了理论依据     

CaX (X=S, Se, Te)带隙的GW近似修正

采用基于第一性原理下的局域密度近似(LDA)方法对岩石矿物结构Ca硫族化合物CaX (X=S, Se, Te)的晶格常数和电子结构进行了研究. 研究结果表明, 使用LDA方法得到的晶格常数与实验值符合得很好, 但带隙值却远低于实验值. 为了获得可靠的带隙值, 使用了GW(G格林函数, W库伦屏蔽相互作用)近似方法对Ca硫族化合物的带隙进行修正. 利用GW近似方法计算CaS 和CaSe的带隙值比利用LDA计算的带隙值高, 并且与实验值相吻合. 同时也预测了CaTe的带隙值, 尽管没有实验值作为参考, 但GW近似计算的结果应该是合适的值.     

ZnSe和CuXSe2(X=Al,Ga,In)结构和光学性质的研究

利用赝势平面波基组的密度泛函理论方法,首先优化太阳能材料ZnSe和CuXSe_2(X=Al,Ga,In)的晶体结构,得到晶格参数、键长,并预测了CuXSe_2带隙和光学性质,带隙按照Al→Ga→In依次减小,但晶格参数和形变参数依次增加;通过光学性质中介电函数、吸收系数,反射率和光电导率分析发现,吸收系数的最强峰都在紫外区域,在3种晶体中光学性能按照Al→Ga→In依次增强。     

Ni(puH)2(ClO4)2·3H2O的空间结构与磁矩分析

针对Nikulski等人合成的Ni(puH)2(ClO4)2·3H2O配合物,我们利用配位场的方法进行了理论计算,确定了该配合物的空间构型为C2v,得出了各吸收谱的理论归属与相应的晶体场参数,在C2v对称下,求得了该络合物的磁矩(μeff=3.04)与实验测定一致(误差为3.4%),从而说明了,我们确定的该配合物的空间对称是正确的.     

复盐K2Cu(C2O4)2·2H2O的热分解动力学研究

合成了复盐K2Cu(C2O4)2·2H2O,利用TG - DTG技术分析研究了它们在氮气气氛中的热分解过程,用Freeman - Carroll和Achar - Brindley - Sharp - Wendworth两种方法确定了复盐热分解反应的活化能 (E)、反应级数 (n)和频率因子 (A)等动力学参数, 通过线性拟合得到其相关度均大于0.99, 具有良好的动力学一致性.     

Sn掺杂In_3O_2半导体薄膜的制备及其性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Sn掺杂In3O2(In3O2:Sn)半导体薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试表征,研究了生长速率对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜均具为(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其结构参数和光电性能明显受到生长速率的影响.当生长速率为4 nm/min时,In3O2:Sn薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最高的可见光区平均透过率(86.4%)和最大的优值因子(7.9×104Ω-1·m-1),其光电性能最好.同时采用Tauc公式计算了样品的光学带隙,结果表明:光学带隙随着生长速率的增大而单调减小.     

HNO_3-UO_2(NO_3)_2-H_2O体系活度系数的关联和预测

用Ｃｌｅｇｇ－Ｐｉｔｚｅｒ方程关联了ＨＮＯ３－Ｈ２Ｏ和ＵＯ２（ＮＯ３）２－Ｈ２Ｏ单一电解质水溶液离子 平均活度系数。在此基础上考察了有无混合参数对ＨＮＯ３－ＵＯ２（ＮＯ３）２－Ｈ２Ｏ非对称混合电解质 水溶液体系的关联和预测功能的影响，并与原Ｐｉｔｚｅｒ方程进行了比较。结果表明，Ｃｌｅｇｇ－Ｐｉｔｚｅｒ 方程在电解质浓度适用范围及预测精度方面均优于原Ｐｉｔｚｅｒ方程。     

[Cu(H_2O)_2(en)][SO_4]晶体的局域结构和吸收光谱研究

根据赵敏光等提出的半自洽3d轨道模型和点电荷模型,建立了过渡金属离子晶体的局域结构与吸收光谱之间的定量关系,对[Cu（H2O）2（en）][SO4]晶体的局域结构和吸收光谱进行了统一解释,还预测了其EPR谱的值．其理论计算结果与实验观测值符合．     

钍(Ⅳ)、铀(Ⅵ)的N_2O_2型Schiff碱配合物的合成与性质

合成了Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)与N,N′亚乙基二(2—羟基—3—甲氧基苯甲亚胺)和N,N′-邻亚苯基二(2—羟基—3—甲氧基苯甲亚胺)的四个Schiff碱配合物:ThL_2·XH_2O和UO_2L·H_2O(L=MSEA和MSPA,X=0,2),通过元素分析、摩尔电导、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、x—射线粉末衍射和差热分析,研究了配合物的组成和有关性质。     

Structures and Stability of Th(N_6), Pa(N_6), and U(N_6)

The cyclo-N_6 anion is a total nitrogen unit with higher nitrogen content than cyclo-N~-_5. However, the low decomposition barrier of cyclo-N_6 anions hinders its application as a high energy density material(HEDM). Using first-principles calculations, we reveal that the covalent components that enhance the interaction between the cyclo-N_6 anion and the cation can effectively improve the stability of cyclo-N_6 anions. The actinide metals(Th, Pa, U) are selected as suitable cations. Further electronic structure analysis showed that the charge transfer from the actinide metal to cyclo-N_6 anions resulted in a strong covalent bond, which promoted the stability of the cyclo-N_6 anion in the Th(N_6), Pa(N_6), and U(N_6) structure. This discovery is helpful for the rational design and synthesis of new HEDMs.     

用ESR法研究M(OH)2(M=Mg,Ca,Sr,Ba)与V2O5焙烧过程中的固相反应

通过ESR研究结果发现V2 O5在焙烧过程中可以失去晶氧 ,生成V4 ;当加入一定量的Mg2 ,Ca2 ,Sr2 和Ba2 时 ,促进了这一反应的进行 .     

金红石TiO2(011)表面的理论研究进展

基于密度泛函理论 (DFT) 的第一性原理 (First-principles) 计算方法，就金红石TiO₂(011)表面在理论方面的研究进展做了介绍.首先，通过阐述研究金红石TiO₂(011)表面的必要性和实验在其结构方面的研究进展，介绍了金红石TiO₂(011)表面的电子结构和光学性质，指出并验证了该表面对可见光有较强的响应能力.随后，介绍了金红石TiO₂(011)表面的缺陷和杂质，指出吸附H原子和形成O缺陷后还能显著增强其在红外区的红外吸收.在此基础上，不仅从理论上提供了一些传统实验所无法提及的数据资料，还弥补了相关实验在微观领域研究中的不足.最后，就目前金红石TiO₂(011)表面研究中存在的问题做了展望，指出金红石TiO₂(011)表面各种表面现象的微观本质是未来研究的重点内容.     

纳米结构ZrO_2(Y)和ZrO_2(Y)-Al_2O_3粉体低温退火前后的结构和性质

研究等离子体 -化学方法制备的纳米结构 Zr O2 -Y2 O3 和 Zr O2 -Y2 O3-Al2 O3 粉体及其不同温度退火前后的结构、性质变化 .结果表明 ,用这种方法制备的粉体 ,烧结后具有很好的聚合性能 ,聚合结构可达到 1～ 2 μm,且内部晶粒尺寸很小 (2 5～ 35 nm) ;在 12 0 0℃以下退火 ,X射线衍射图谱上没有 Al2 O3 的衍射峰 ;对于两种体系 ,主相 Zr O2 的结构虽大致相同 ,但当低温退火 (<12 0 0℃ )时其在 Zr O2 -Y2 O3 体系中的晶格畸变比在 Zr O2 -Y2 O3-Al2 O3 系统中的变化更大 ;晶粒尺寸 (D)为 10～ 15 nm的粉体几乎没有晶格畸变     

ZrO_2－Tb_2O_（3．5）－Y_2O_3氧化物体系的混合导电性和氧渗透

以电化学方法研究了ＺｒＯ２－Ｔｂ２Ｏ３．５－Ｙ２Ｏ３复合氧化物体系的混合电导和氧渗透性，并从固体缺陷化学的角度进行了讨论．结果表明，在所研究的组成范围内（Ｔｂ含量高达５０ｍｏｌ％），试样皆为面心立方萤石结构，其晶格常数随Ｔｂ含量增多而线性增大．Ｔｂ元素的变价及其随温度和组成的依赖关系决定了体系的混合电导性质．Ｔｂ含量的增多导致电子电导的增大，而Ｙ的掺入对其电性质的改善不明显．氧渗透性决定于材料电子电导和离子电导的综合作用，氧渗透通量较ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３体系提高了１～２个量级．氧渗透过程机制遵循氧离子和电子空穴通过材料膜的体扩散为控制步骤这一模型．