团簇Ni4P的催化性质和磁性

以团簇Ni4P作为二元体系Ni-P非晶态合金的局域结构,采用密度泛函理论,在B3LYP/Lanl2dz水平下分别对不同重态下的构型进行优化计算,从HOMO、LUMO轨道贡献、各轨道未成对电子数、磁矩和自旋态密度角度分析发现:Ni、P原子对轨道贡献率受空间结构的影响,但受自旋多重度的影响极小;Ni原子是前线轨道的主要贡献者,P原子对其贡献亦不可忽略,说明催化活性是以Ni原子为主,P原子为辅所提供,且Ni原子最可能为团簇Ni4P的催化活性位点;构型1(4)～2(2)的磁性由d轨道上的自旋向上的α电子贡献,且四重态贡献较二重态更为显著,构型3(4)～3(2)的磁性主要由p轨道贡献;构型1(4)的磁矩分布范围最大,构型2(4)的磁矩分布次之;电子自旋具有不确定性,导致其α、β电子发生部分偏转.     

Aun+1-1、AunCr-1 (n=1~10)团簇结构、稳定性与电子构型研究

采用密度泛函理论对阴离子团簇Au_(n+1)~(-1)、Au_nCr~(-1)(n=1～10)的基态结构、稳定性、电子构型与磁性做了系统研究。结果表明:Au_(n+1)~(-1)均为平面构型,Au_nCr~(-1)(n=1～6)为平面结构,Au_nCr~(-1)(n=7～10)为体结构;Au_(n+1)~(-1)替代掺杂Cr原子提高团簇的稳定性;离解能与二阶差分能结果表明偶数的Au_(n+1)~(-1)、Au_nCr~(-1)稳定性比相邻奇数团簇高;轨道的有效电荷分布结果说明Cr原子的掺入使得Au原子内部spd杂化变得更复杂,Au_nCr~(-1)中Cr原子成为价电荷的主要接受者;轨道磁矩分布结果则表明Au_(n+1)~(-1)电子结构随尺寸增长表现为明显的开闭壳层结构,Au_nCr~(-1)的电子结构均为开壳层,Au_(n+1)~(-1)的磁矩主要由Au 5d轨道贡献,而Au_nCr~(-1)的磁矩则主要由Cr 3d轨道贡献。     

含硫希夫碱配合物的研究Ⅱ.由S-苄基二硫代肼基甲酸酯衍生的希夫碱配合物

从S-苄基二硫代肼基甲酸酯(H_2NNHCSSCH_2C_6H_5)衍生出的两种希夫碱——邻氯苯甲醛希夫碱O—CIC_6H_4CHNNHC(S)SCH_2C_6H_5和亚苄基丙酮希夫碱C_6H_5CHCHC(CH_3)NNHC(S)SCH_2C_6H_5为配体,合成了与镍和铜的四种新的螯合物。对这些配合物进行了化学分析以及电导,磁性、紫外-可见光谱和红外光谱等性质的研究。结果表明,Ni(Ⅱ)与上述两种配体形成具有[NiA_2]和[NiB_2]形式的反磁性的平面正方形配合物,其中配体为单价双齿阴离子配体。Cu(Ⅱ)与邻氯苯甲醛希夫碱形成反磁性的Cu(Ⅰ)配合物[Cu(HA)A]。Cu(Ⅱ)与亚苄基丙酮希夫碱形成室温下磁矩为1.44B.M.的双核配合物[Cu_2Cl_2B_2],其中每个Cl桥与两个Cu(Ⅱ)相连,每个Cu(Ⅱ)具有平面正方形的配位结构。     

含硫希夫碱配合物的研究II.由S-苄基二硫代肼基甲酸酯衍生的希夫碱配合物

从S-苄基二硫代时基甲酸酯(H_2NNHCSSCH_2C_6H_5)衍生出的两种希夫碱——邻氯苯甲醛希夫碱O—CIC_6H_4CHNNHC(S)SCH_2C_6H_5和亚苄基丙酮希夫碱C_6H_5CHCHC(CH_3)NNHC(S)SCH_2C_6H_5为配体,合成了与镍和铜的四种新的螯合物。对这些配合物进行了化学分析以及电导,磁性、紫外-可见光谱和红外光谱等性质的研究。结果表明,Ni(Ⅱ)与上述两种配体形成具有[NiA_2]和[NiB_2]形式的反磁性的平面正方形配合物,其中配体为单价双齿阴离子配体。Cu(Ⅱ)与邻氯苯甲醛希夫碱形成反磁性的Cu(Ⅰ)配合物[Cu(HA)A]。Cu(Ⅱ)与亚苄基丙酮希夫碱形成室温下磁矩为1.44B.M.的双核配合物[Cu_2Cl_2B_2],其中每个Cl桥与两个Cu(Ⅱ)相连,每个Cu(Ⅱ)具有平面正方形的配位结构。     

团簇Ni3CoP电子性质与磁性研究

设计团簇Ni_3CoP模型对非晶态合金Ni-Co-P进行局域结构的模拟,基于密度泛函理论(DFT)并在B3LYP/Lanl2dz水平下运用Gaussian 09程序对其进行结构优化以及有关电子性质与磁性的计算,对所得到的理论数据进行分析.结果表明:团簇Ni_3CoP费米能级左侧的最高峰由Ni-d、Co-d、P-p共振产生,形成了d-d-p杂化的成键轨道,并主要由Ni-d轨道贡献;对于团簇Ni_3CoP内部的电子转移,以P原子提供电子的能力最强,Co原子次之,Ni原子则整体以接受电子为主.团簇Ni_3CoP 3重态下的构型具有磁性,且Ni原子磁矩对团簇总磁矩的贡献较大.分析d轨道的电子自旋态密度图,发现其对称性最不好,这说明其上的成单电子最多,是团簇磁性的主要来源.同时,研究还发现p轨道对团簇磁性的贡献同样不可忽略.     

Ge_(12) TM团簇的几何结构和电子特性的研究

基于全电子的密度泛函理论对Ge_(12)TM(TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)团簇基态结构和电子性质进行了系统地研究,分析和讨论了基态结构的稳定性、电子特性及磁特性。研究结果表明:随着3d过渡金属原子序数的增加,过渡金属原子趋于占据Ge_(12)笼的中心位置;计算得到了Ge_(12)Mn团簇的新的稳态构型;Ge_(12)Ni相对于其他原子掺杂的团簇具有较强的结构稳定性;在磁性方面,Ti,Cr,Fe,Ni,Zn发生了自旋磁矩的淬灭,自旋磁矩变为零,Sc,V,Mn,Co,Cu原子仍具有磁性,其中Mn原子的磁性最强,约为2μB,这些原子相对应的团簇的自旋磁矩都相同皆为1μB。     

苯甲酰丙酮缩水杨酰腙络镍铜配合物的合成与表征

合成苯甲酰丙酮缩水杨酰腙配体,以及其镍配合物[Ni(C17H14N2O3)(C3N2H4)]和铜配合物[Cu(C17H14N2O3)(H2O)].X射线衍射仪研究表明,镍配合物属单斜晶系,a=1.719 7(7)nm,b=1.614 7(4)nm,c=1.503 9(4)nm,β=115.830(11)°,空间群是p21/c,Z=8;而铜配合物属正交晶系,a=6.564 nm,b=10.158nm,c=24.031 nm,空间群属p212121,Z=4.最后,用荧光分析和热分析对两种配合物的性质进行表征.     

过渡金属原子链对双层石墨烯纳米带的电磁性质的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)原子链对AB型双层石墨烯纳米带(BGR)结构和电磁性质的调控规律。所有吸附体系都能够形成稳定结构[GTMG]。对于不同TM,V吸附BGR体系最为稳定。对于原子链吸附在BGR不同位置,边缘吸附时稳定性最高。电荷从TM原子链转移到近邻碳原子,形成的离子键有助于增强复合体系的稳定性。TM原子链吸附在BGR不同位置上,导致了不同的电子结构和磁性。形成的复合体系中[GCrG]2、[GCrG]4、[GMnG]2、[GMnG]4、[GFeG]1和[GCoG]2体系具有半金属特性,其他体系具有半导体或金属性质。Ni原子吸附体系的磁矩为零。V原子链吸附在纳米带最边缘位置时磁矩较小,其他位置的磁矩均为零。复合体系[GTMG](Mn、Fe、Cr、Co)的磁性较强且其磁矩大小按照Mn、Fe、Cr、Co的顺序降低,原子链中两个不同位置(A类和B类)原子的磁矩呈现明显的边缘效应。研究结果表明,结构稳定性、电子性质和磁性均与双层石墨烯纳米带的边缘效应有关,这种边缘效应带来了丰富的电磁性质,能够扩展石墨烯的应用范围。     

用第一性原理研究Heusler合金Ni_2MnAl的电子结构、压力响应及柔和四方变形

运用基于密度泛函理论第一性原理的投影扩充波函数(PAW)方法,计算了化学计量Ni2MnAl的晶体结构、磁性、电子结构、压力响应以及柔和四方变形.结果表明:在Ni2MnAl的总磁矩中,Mn原子对总磁矩的贡献最大;在Ni2MnAl的总态密度中,低能部分主要由Al-s的投影态密度决定,高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Al-p的投影态密度决定;Ni和Mn原子间存在较强的键合,Al的p态和Mn的d态存在与自旋相关的杂化;在Ni2MnAl的四方变形中,0.95c/a1.10内存在一个变化平缓的能量面.     

Ni_（50-x）Mn_（10＋x）Ga_（30）Cu_（10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性研究

通过实验和第一性原理研究了Ni50-xMn10＋xGa30Cu10（x=0-10）系列Heusler合金的结构、马氏体相变和磁性.实验研究发现,当用Mn原子在化学上替换Ni原子,合金的晶格参数随成分线性增大,相应体系的马氏体相变温度线性降低;理论分析认为,体系合金的单胞尺寸和电子浓度的共同作用使马氏体相变温度随成分变化线性降低直至消失;体系中Mn对Ni原子的替换使交互作用较强的Ni（A,C）-Mn（B）原子对逐渐形成,这增强了磁性原子间总的交换耦合作用,实验观测到体系合金的居里温度随成分逐渐上升.基于KKR-CPA-LDA的第一性原理计算结果表明,在体系合金中Mn原子磁矩始终与Ni原子磁矩保持铁磁排列,且Mn原子为体系分子磁矩的主要贡献者,因此体系合金的分子磁矩随Mn原子数量线性增加,这与实验结果相一致.     

铜合金表面添加SiC晶须的Ni-Cu激光熔覆层

用5 kW CO2激光器,通过优化激光工艺参数,在结晶器用铜合金表面预置添加SiC晶须的镍基自熔合金(Ni1015)粉,制备出表面平整、组织均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷、与基体为冶金结合的Ni-Cu激光熔覆层.借助OM,SEM和显微硬度计等分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度.结果表明:添加SiC晶须的Ni-Cu涂层比单纯的Ni-Cu涂层的显微组织明显得到细化,涂层的显微硬度高出150HV左右,是铜合金基体(85 HV)的3.7倍,从而能够提高结晶器的使用性能.     

2个酰腙Schiff碱镍(Ⅱ)配合物的合成及其晶体结构研究

采用溶液合成法合成了2个酰腙Schiff碱的镍(Ⅱ)配合物[Ni(HOpbh)2].2H2O(1)(H2Opbh=2-羰基丙酸苯甲酰腙)和[Ni(HOpsh)(py)3].CH2Cl2(2)(H3Opsh=2-羰基丙酸水扬酰腙,py=吡啶).单晶X-射线结构分析表明,配合物1:晶体属四方晶系,I4122空间群,晶胞参数a=b=1.468 6(2)nm,,c=2.108 8(6)nm,V=4.548 1(16)nm3,Z=8,Dc=1.475 mg/m3,最终可靠因子R1=0.054 8,wR2=0.151 2.配合物2:晶体属单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数a=1.527 4(5)nm,b=1.170 5(4)nm,c=1.694 6(5)nm,β=113.364(6)°,V=2.781 2(15)nm3,Z=4,Dc=1.436 mg/m3,最终可靠因子R1=0.034 0,wR2=0.085 5.在配合物1中,每个镍(Ⅱ)离子由2个2-羰基丙酸苯甲酰腙负一价离子HOpbh-的4个氧原子和2个氮原子配位,形成畸变的八面体配位构型.配合物1分子间通过氢键的相互作用而形成1维链状结构.在配合物2中,每个镍(Ⅱ)离子由1个2-羰基丙酸水扬酰腙负二价离子HOpsh2-的2个氧原子和1个氮原子、3个吡啶分子中的氮原子配位,形成畸变的八面体配位构型.     

Ni_2MnIn合金电子结构和微观磁性的第一原理计算

利用基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Ni2MnIn合金Heusler结构和四方马氏体结构的晶体结构参数、电子结构及微观磁性特征.通过对能带、各原子轨道磁矩和分波态密度(PDOS)的计算分析,发现二种结构中各原子的原子轨道磁矩、元胞轨道磁矩、元胞体积均变化不明显,两相均具有明显自旋极化现象.计算表明:四方马氏体相变导致Ni2MnIn元胞费米能下降0.495eV;Ni2MnIn结构中,In原子具有弱抗磁性,晶胞磁矩为Mn原子轨道磁矩所主导,约占元胞总轨道磁矩85%,Ni原子轨道磁矩贡献约占元胞总轨道磁矩15%.理论计算结果与其他理论值进行了对比.     

基于密度泛函理论的L2_1型Ni_2MnGe第一原理计算

运用MaterialsStudio6.0程序CASRTEP软件包建立L21型Ni2MnGe单胞和1×1×5的Ni2.25Mn0.75Ge超胞模型,采用GGA-PBE-TS近似,得出能带结构和态密度曲线。由Ni2MnGe单胞的能带结构和态密度图可以看出自旋向上和自旋向下的能带都没有出现带隙,说明Ni2MnGe单胞具有金属性,在费米能级附近不同自旋能带具有明显差别,从而导致Ni2MnGe具有较大磁性;通过分析1×1×5的Ni2.25Mn0.75Ge超胞的能带结构和态密度图可以得到同样的结论,即Ni2.25Mn0.75Ge具有金属性,在费米能级附近不同自旋能带具有明显差别,从而导致Ni2MnGe具有较大磁性。2种晶体中Ni原子自旋向上和自旋向下的态密度占据量几乎相同,因此Ni原子的磁矩很小,而Mn原子d轨道的电子几乎全部局域在自旋向上的态密度中,因此Mn原子磁矩较大。Ni2.25Mn0.75Ge中Ni(A)与Mn存在p-d杂化,比Ni2MnGe中p-d杂化作用更强,这是由于Ni替换了Mn的缘故。     

团簇NiMo_3P的磁学性质研究

在B3LYP/Lan12dz水平下,运用密度泛函理论(DFT)对团簇NiMo_3PP进行优化计算,得到4个四重态、1个二重态,共5个稳定构型.对该团簇的磁学性质进行研究,结果表明:四重态构型的磁性比二重态更强;在s、p、d三个轨道中,d轨道对团簇NiMo_3PP的磁性起主要贡献.在团簇NiMo_3PP中,Mo2原子为磁性的主要贡献者.除构型1(2)的磁性主要由Ni原子的d轨道提供外,其余构型的磁性均主要来自Mo原子的d轨道.金属原子Mo和Ni的引入使团簇NiMo_3PP的磁性增加,非金属原子P的掺杂导致团簇磁性降低.     

夹心双核茂合物Cp2M2(M=Zn/Cu/Ni)几何和电子结构的第一性原理研究

使用基于密度泛函理论(DFT)的DMOL3程序包,研究了双金属茂合物Cp2M2(M=Zn/Cu/Ni)的几何结构及电子结构。结果表明:不同夹心原子对体系几何结构的影响微弱;Zn/Cu/Ni茂合物的电子局域态密度(LDOS)在费米能级(Ef)处起主要作用的是d轨道电子;随夹心原子Zn/Cu/Ni原子序数的降低Zn/Cu/Ni茂合物最低非占据轨道和最高占据轨道的差值(LUMO-HOMO)逐渐降低。     

MSn10(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)团簇的稳定性和磁性研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)对Sn11团簇的4种同分异构体(对称性分别为D5h,D5d,D4h,D4d)的几何结构、电子结构计算研究,得出对称性为D5d的团簇最稳定.将Sn11团簇的中心原子替换成过渡金属原子成为MSn10(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)团簇,对其稳定性和磁性进行了分析.在Sn11团簇中将中心原子替换成过渡金属原子后,束缚能都变小了,说明过渡金属原子的替换提高了原锡团簇的稳定性,其中NiSn10团簇的束缚能最小,稳定性最强.过渡金属原子都具有一定的磁性,当把这些原子掺入锡团簇后,过渡金属原子的磁性都有所减弱,其中MSn10(M=Sc,Ti,V,Ni)团簇的磁性完全消失,其原因在于掺杂后,团簇中各原子的电荷分布发生了变化.     

轴上吡啶配位的含酰胺基的新型Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)配合物的合成及性能研究

本文合成了二种新的铜(Ⅱ)和铁(Ⅲ)配合物,Na_2[Cu(CHBen)(Py)_2]·H_2O和Na[Fe(CHBen)(Py)_2](CHBenH_4:N,N′-双-(3,5-二氯-2-羟基苯酰)-乙二胺;Py:吡啶)。经元素分析,红外,电子光谱,电导,磁矩及顺磁共振谱(ESR)等测定已推定二配合物中Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的配位环境均为畸变八面体,Fe(Ⅲ)为高自旋态。文中指派了Na_2[Cu(CHBen)(Py)_2]·H_2O的d-d带归属,并对其ESR谱及有效磁矩进行了讨论。     

金属Ag的电子结构和性质

应用新发展的金属价键理论对金属Ag的电子结构和性质进行了系统研究。我们采用单原子状态自治法确定金属Ag的电子结构为[Kr](4d_n)~(5.33)(3d_c)~(4.53)(5S_f)~(1.14)。依据这种电子结构计算了晶格常数、结合能、势能曲线、体弹性模量和线热膨胀系数随温度的变化,理论值与实验值均符合较好。本文列举了金属Cu和Au的原子状态参数,键参数和主要物理性质,金属Cu的电子结构为[Ar](3d_n)~(4.89)(3d_c)~(4.77)(4S_f)~(1.34),金属Au的电子结构为[X_c](5d_n)~(4.65) (5d_c)~(4.71)(6S_c)~(0.62)(6S_f)~(1.02);分析了贵金属Cu,Ag和Au的共同特点和彼此间的差异;并以简明的方式说明价键理论和能带理论的要点,对比了两种理论所得金属Cu,Ag和Au的准电子占有数(QEO),它们彼此非常相近,这充分显示了价键理论与能带理论彼此是可以沟通的。     

GaAs掺杂3d过渡族金属材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了GaAs掺杂3d过渡族金属（Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）的局域电子结构和磁性,计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法．计算结果表明这8种掺杂元素的磁矩先增大再减小（按Sc—Ni排列）,当Mn被掺杂到GaAs后,磁矩达到极大,且Mn的磁矩在掺杂浓度为1.4％时与实验符合得很好．在包含两个掺杂原子的体系中,掺杂原子之间的耦合形式有明显的变化．对于不同的掺杂元素,掺杂原子和最近邻的As原子之间的耦合形式也有不同的变化．