含氧空位锐钛矿表面的非金属杂质对其吸附NH_3特性的影响

【目的】金属氧化物光学气敏材料可用来灵敏检测环境气体成分及浓度,而对这一材料的掺杂是改善其光学气敏特性的一种重要途径。【方法】基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面掺杂非金属C、N、F对NH_3分子吸附,对掺杂后锐钛矿TiO_2(101)表面结构的稳定性、NH_3分子吸附后表面结构的稳定性、态密度、电荷分布、差分电荷密度、光学性质给以理论分析。【结果】分析发现:非金属杂质C,N,F易掺杂于有氧空位的TiO_2(101)表面,且有基底的稳定性从大到小依次为C,N,F;杂质元素掺杂于基底表面提高了基底表面氧空位的氧化性,更有助于NH_3分子的吸附,且杂质元素对基底氧空位氧化性的贡献从小到大依次为C,N,F;通过态密度和光学性质分析,NH_3分子吸附在C和N掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面相对于无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面降低了材料在可见光范围内的利用率;而吸附在F元素掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面对可见光范围内的利用率相对于吸附在无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面的利用率提高了5倍。【结论】掺杂F元素显著的提高了材料的光学气敏传感能力。     

SP~3杂化的气体分子在金红石相二氧化钛(110)面吸附规律与特性

采用基于密度泛函理论(DFT)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了sp3杂化气体分子H2O,NH3和CH4在金红石相Ti O2(110)表面的吸附.研究发现:含有氧空位的表面较无氧空位表面更容易吸附气体分子.影响吸附稳定性和吸附能的主要因素是分子的极化率,分子极化率越大,吸附越稳定.表面氧空位对分子负电荷中心的吸附是整个吸附的主要原因.通过差分电荷密度和电荷布居数分析来看,表面与吸附分子存在电荷转移,转移电子数目大小为:NOC,吸附方式为化学吸附,吸附稳定性为NH3H2OCH4.通过态密度、吸收谱和反射谱分析发现,表面氧空位缺陷使材料在费米能级附近出现了态密度峰值,极大地改变了材料的光学性质,占主导作用;而表面吸附H2O,NH3,CH4分子后对表面的光学性质影响相对较低,占辅助作用.O,N,C原子的电子在费米能级附近的态密度贡献为NOC,与转移电子数目顺序一致.相比氧空位表面,吸附CH4后对材料的光学性质影响不大,但吸附H2O和NH3后其吸收系数和反射率有所降低.这为进一步研究该材料的气敏传感特性提供了理论基础.     

锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO2吸附在锐钛矿型TiO2(101)面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO2(101)面和含有1个氧空位缺陷表面对NO2的吸附计算发现,NO2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对NO2的吸附能大于锐钛矿型TiO2(101)完整表面;吸附过程为放热过程;NO2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。
     

锐钛矿型TiO_2（101）表面吸附NO_2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO_2吸附在锐钛矿型TiO_2（101）面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO_2（101）面和含有1个氧空位缺陷表面对NO_2的吸附计算发现,NO_2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对N02的吸附能大干锐钛矿型TiO_2（101）完整表面;吸附过程为放热过程;NO_2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO_2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO_2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。     

N_2O和CO_2在N+Fe/TiO_2(101)面吸附的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,研究了N2O和CO2气体在N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2(101)面最稳定结构的吸附,并与其在洁净TiO2(101)面的结果进行了对比.详细比较了三原子气体不同吸附位、不同吸附端在Fe位及N位吸附的吸附能、键长和键角的变化.结果表明:N2O在Fe位吸附较清洁表面强,为化学吸附;CO2在改性表面的吸附较清洁表面弱.     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.     

碳掺杂TiO_2(101)晶面上水的吸附和解离

运用密度泛函理论研究了未掺杂、体相掺杂和表层掺杂碳的锐钛矿型二氧化钛(101)晶面(TiO_2(101))上水吸附及其分解动力学。结果表明:分子态水在3种表面上吸附结构比解离态的吸附结构更稳定,说明水在这3种表面上自发解离在热力学上是不允许的。进一步对3种表面上水解离的动力学研究表明:表面掺杂碳的TiO_2(101)上水解离的势垒最低,水在这个面上解离速度最快。这归因于表面碳掺杂对TiO_2(101)面的表层结构有很大影响。     

非掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

运用第一性原理的LDA+U(U_(Ti)=5.8 eV)方法研究了Ti空位(V_(Ti))和O空位(VO)对非掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构和光学吸收性质的影响.研究表明V_(Ti)可以有效提升TiO_2体系对可见光的响应,而VO则不能.在双V_(Ti)体系,由于杂质能级数目的增多可降低TiO_2体系的有效禁带宽度,进一步提升了TiO_2在可见光区的吸收强度.在V_(Ti)和VO共存的TiO_2体系,由VO引入的两个电子占据了费米能级处的杂质能级会使体系的价带顶上移,同时由VO引入的杂质能级位于禁带之间可以作为价电子由价带向导带之间跃迁的桥梁,因此此种结构对可见光的响应是最好的,有效的提高了TiO_2半导体的光电转换效率和光催化能力.     

N掺杂金红石TiO_2光学性质的第一性原理研究

运用第一性原理的LDA+U(U_(Ti-3d)=7eV,U_(O-2p)=4eV)方法研究了N掺杂金红石TiO_2的电子结构和光学吸收性质。研究表明N元素的掺杂可以降低TiO_2的禁带宽度并在带隙中引入杂质能级。杂质能级主要由O-2p轨道和N-2p轨道之间的耦合形成。杂质能级的引入以及带隙宽度的降低可以增加TiO_2对可见光的响应,并提高Ti O2的光催化活性。费米能级附近的态密度由O-2p轨道和N-2p轨道之间的耦合形成π键构成,电子占据π键态和空的σ键态能级差大约为0.4 eV,可使N掺杂Ti O2的光学吸收边落在在红外区域,即发生了所谓的光学吸收边的红移现象。     

工业用间二甲苯氨氧化催化剂的表面吸附特征研究

用低温N2吸附及H2O，C6H6和m-C6H4(CH3)2等探针分子静态吸附以及NH3－TPD等方法考察了工业用间二甲苯氨氧化生产间苯二甲腈催化剂VCB1，VCB2和VCM表面吸附特征。结果，VCB1，VCB2和VCM催化剂均具有中孔（15－40nm）结构，反应物分子在孔道中的扩散不构成吸附过程的控制步骤，催化剂对反应组分的吸附能力取决于催化剂表面亲合力。VCM对m-C6H4(CH3)2新合力较强，其表面对H2O和NH3的亲合力弱是该催化剂在使用过程中深度氧化产物较多的可能原因之一，结果为催化剂改性提供了理论依据。     

关于地球中反中微子信号的研究

介绍了地球中反中微子的产生方式,并对反中微子的探测方式进行了说明.通过对能量分布函数的假设,研究了214Bi衰变产生反中微子的特有信号,并描述了偏移参数t对信号的影响.     

浅析税收对经济的影响

从税收对某种物品或劳务的市场需求与市场供给的影响,税收对消费者行为和生产者行为的影响等方面,分析了税收对微观经济的影响;从弥补市场失灵,调节收入分配和财富占有状况,调控社会总需求等方面,分析了税收对宏观经济的影响。     

浅议网络背景下的图书馆员素质

论述了网络背景下对图书馆员素质要求的变化,分析了网络环境下图书馆员应具备的素质和目前图书馆员存在的问题,提出了提高图书馆员素质的方法。     

表面质量对产品使用性能的影响

探讨并分析表面质量对零件耐磨性、疲劳强度、零件的配合性质及耐腐蚀性的影响，指出机械加工时，不但要注重零件的尺寸公差，而且要注意零件的表面质量。     

城市边缘地带村屯建设模式的研究

阐述了国内外城市边缘地带开发房地产的现状,分析了房地产对经济的正面作用和负面影响,提出中心区是形成动迁的最初动力。     

潮汐对原生动物群落群集过程影响的研究

根据珠江广州市段水位及水流受海水潮汐影响的规律，在该段的两个样点应用ＰＦＵ法进行原生动物群落的采集；通过对样品进行镜检、数据处理和统计学比较，得出在赶潮河段中原生动物的群集过程及有关的功能参数不受潮汐的影响．     

知识管理对图书馆学的影响研究综述

在介绍知识管理与图书馆学的关系基础上,分析了知识管理对图书馆学基本理论及图书馆学学科建设的影响。     

基于实验台的动态特性测定实验研究

基于传感器与测控技术实验台研究了用于高校教学的动态特性测定实验。该研究利用了现有的实验设备,将二阶系统振动源作为测试对象,运用了线性系统简谐信号输入和输出的特性,应用了示波器两个通道同时得到的李萨茹波形,完成了振动源的幅频特性和相频特性测定。     

网络金融发展对金融统计的影响初析

网络金融是先进的金融理论与信息技术的结合,其发展对传统金融统计理论和统计方法提出了直接挑战,对此进行深入研究与剖析有利于金融统计理论与方法的完善和发展.     

论以人为本开展图书馆服务创新

针对以人为本的思想理念,对图书馆以人为本的管理与服务创新进行了探讨,剖析了以馆员为本和以读者为本这两方面的关系,提出开展图书馆服务创新的几条途径.