金属Al、Cu钝化机理电子理论研究

通过计算机编程建立水吸附Al和Cu的模型,利用实空间的Recussion方法分别计算了Al和Cu被H2O吸附前后系统的状态密度和能量变化,及表面金属原子与其近邻原子间的键级积分,并将两个计算结果进行比较.从结果中分析,金属原子的电子转移到H2O分子的O原子上.水吸附金属表面后,状态密度有所下降,次表面原子几乎不受影响,系统总能降低,系统变稳定.H2O使金属表面化学活性降低,并从键级积分计算结果中讨论了Al和Cu钝化膜的形成机理:水通过氧与金属表面原子成键后,表面金属原子与次表面原子作用增强,水中氧和氢原子相互作用改变的不同导致形成不同的钝化膜.     

偶氮苯分子在银胶中的表面增强拉曼光谱研究

报道了偶氮苯分子的常规拉曼谱（NRS）及其在活性衬底银胶上的表面增强拉曼散射（SERS）谱,对它的拉曼特征峰进行了指认。通过偶氮苯的常规拉曼光谱和SERS谱的对比表明,偶氮苯分子是通过苯环和近邻的氮原子吸附于金属表面,分子近于垂直站立在金属表面。     

Cu纳米线弛豫结构和电子性质

在广义梯度近似下,利用密度泛函理论框架下的第一原理投影缀加波赝势方法,研究了横截面为3×3、5×5、7×7、9×9和11×11原子层Cu纳米线的弛豫结构和电子性质.结果表明,5种尺寸纳米线的弛豫结构仍然有四重对称性.纳米线表面外近邻原子的消失一方面使表面原子间以及表面原子与它们的第一近邻原子间的相互作用增强,另一方面使表面原子的大多数电子位于占据态的高能量区域.     

表面吸附单原子层的声振动模式

在谐和近似及计入近邻与次近邻相互作用的条件下,我们以格林算子技术,计算了表面吸附了单原子层的半无限晶体的声振动模式。计算分顶位吸附及中心吸附两种情形进行。文中给出了吸附单原子层及衬底的各原子层分别对体模及表面模的贡献。本文的方法和结果对于表面物理的研究将是有用和有意义的。     

磁性多层膜磁特性的转移矩阵法研究

基于Ising模型,利用一种改进的4×4转移矩阵法研究了具有最近邻以及次近邻原子铁磁交换作用及不同的表面最近邻自旋交换常数的体心立方结构的磁性多层膜磁特性.计算结果表明:相变温度TC不仅取决于表面与体内最近邻自旋交换常数之比,还与次近邻交换常数的相对大小b以及系统的层数L有很大关系.当系统的表面与体内相变温度相同时存在一个临界值,其大小不仅与b值有关还与表面层层数有关.计算结果与利用MonteCarlo方法模拟的结果基本一致,且很好地解释了实验事实.     

应邀去加拿大滑铁卢大学合作从事科研情况的报告

<正> 我应加拿大滑铁卢大学物理系聘请,由对方提供经济资助,从一九八五年三月至一九八六年九月在加拿大作了一年半的科学研究.研究课题包括分子、原子与固体表面的相互作用,过渡金属表面化学吸附以及金属中的杂质对化学吸附的影响,涉及到固体表面电子结构、化学反应和催化、腐蚀和防腐等等有关基础理论问题.课题属于表面物理领域.研究合作者是加拿大滑铁卢大学教授廖永祺(W.K.Liu)博士.廖永祺教授长期从事分子动力学和表面物理的科学研究,在国际著名刊物上已发表许多论文,现任国际学术刊物     

原子围栏中金属表面电子波函数的计算及图像模拟

首先用薛定谔方程求解被束缚在原子围栏中金属表面电子的波函数,包括圆形,矩形,跑道形的围栏.然后应用M atlab数学软件,利用有限元方法,借助于计算机分别模拟出三种形式围栏内金属表面电子的分布图,描述了原子围栏中金属表面电子的分布情况.最后,将计算机模拟图与用实验所绘图像进行比较.     

金属表面化学吸附系统结构相变的平均场近似模型

本文利用平均场近似模型,推导了描述热平衡时金属表面吸附层结构相变的方程,给出了金属表面原子因吸附原子的作用发生位移的几率与温度和吸附原子复盖度之间的关系.     

CO在（N，Fe）共掺杂锐钛矿TiO2（100）表面吸附的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法PBE＋U,研究了三类（N,Fe）共掺杂锐钛矿相TiO2（100）表面的稳定性及CO在最优掺杂表面的吸附,计算了最优表面不同掺杂位的结合能、吸附能、成键和电子结构．结果表明：CO在清洁TiO2（100）面及（N,Fe）非近邻掺杂表面的吸附较弱,（N,Fe）近邻共掺杂表面的吸附较强．通过吸附能的比较可知,N位吸附的吸附能最低,吸附最稳定,Fe位次之．由态密度可以看出,吸附方式的变化主要源于（N,Fe）表面近邻共掺杂改变了TiO2（100）面电子结构,使吸附位原子与C原子形成新的化学键．     

纯铁表面机械研磨Fe-Ni合金化方法的研究

纯铁表面采用高能喷丸机械研磨处理,并在样品罐中添加镍粉,经过100 min的处理,镍粉均匀镶嵌在纯铁基体,并形成约100 μm铁镍合金层,经600℃热处理后,合金化程度进一步增强.界面微观研究表明,表面机械研磨时存在显著的原子扩散,可以在金属表面获得一定厚度的合金层,适当的热处理会进一步增强合金化程度,是一种新的金属表面合金化方法.     

MSn_（10）（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.     

d能带金属表面化学吸附的理论方法研究

d电子自身的特点,使得d能带金属在化学吸附中被广泛研究.分析了d能带金属表面的特点,介绍了处理d能带金属表面的4种化学吸附方法:高斯轨道展开法、数值基集法、混合基集法、自洽局域轨道法,其中高斯轨道展开法和数值基集法为一般的自洽方法,混合基集法和自洽局域轨道法为全自洽方法,并分析了不同方法的优缺点.     

精确尺寸巯基保护贵金属纳米团簇的合成进展

金属纳米团簇作为凝聚态物质的初始形态之一,在金属原子/分子化合物向金属纳米颗粒形成的过程中起着桥梁作用.因其具有量子局限效应,团簇往往表现出特异的光学、催化等性质.近几十年来的研究发现,单个原子的改变会对团簇的几何结构以及电子结构产生显著的影响.同时,精确的结构可以有效地建立结构与性质之间的关系.因此,合成具有精确结构的纳米团簇在近年来受到广泛关注.笔者对巯基保护精确结构金属纳米团簇合成方法的建立以及发展进行了综述.     

Mo/HZSM-5催化剂表面活性中心的计算机模拟

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法对催化剂活性中心的结构进行了优化，并对活性中心的电荷布居数、Mayer键级、Mayer总价态、振动频率和Fukui反应指数等性质进行了研究．结果表明最可能的钼活性中心为两个晶格氧担载的四面体配位结构，局部呈C2v对称．钼氧原子间的化学键具有离子性和共价性双重特点．用GGA方法计算的活性中心的振动频率与FTIR实验结果相一致．催化剂团簇的Fukui反应指数表明钼原子和端位氧原子是催化剂活性中心的反应部位．     

金红石型纳米TiO2(110)表面原子结构和电子结构的理论研究

利用MaterialsStudio软件采用密度泛函理论的全势PLAPW方法研究了金红石型纳米TiO₂的表面原子和电子结构及其性质。计算结果表明:金红石型纳米TiO₂(110 )表面原子结构发生了弛豫和重构,随着原子层厚度的增加,相应的弛豫距离减小,表面禁带宽度降低,具有了准金属特性。表面HOMO和LUMO轨道分别是由Ti⁴⁺的p轨道和d轨道构成,其表面的活性位为Ti⁴⁺。     

表面增强拉曼光谱的理论机制模型分析

从SERS效应发现以来,大量的理论和实验研究建立了各种理论模型,基于散射增强的原因,可能来自于作用在分子上的局域电场的增强或者分子极化率的改变,其理论机制模型中主要分为两大类:物理模型(电磁增强)和化学模型(非电磁增强)。物理模型将SERS的产生归因于局域电场的增强,主要反映了金属材料本身的光学性质和金属表面的纳米结构性质;而化学模型侧重于分子极化率的改变,认为由分子的基态到金属费米能级附近的空电子态可以发生共振跃迁,从而改变分子的极化率,产生SERS效应。化学模型主要与分子几何形状、电子结构、分子与基底的成键作用和表面环境密切相关。     

First-Principles Study of ZnO (10(1)0) non- polar Surface

The structure of the ZnO(10 0) non-polar surface is studied using first-principles slab calculations based on density functional theory(DFT). We find that the uppermost zinc atoms have a significant relaxation towards the bulk 0.328 ? ,and the Zn atoms in the second layer show a significant relaxation away from the bulk 0. 237 (A) ,allowing them to appear as surface atoms. For oxygen atoms a small relaxation 0. 146(A) is found. Which leading to a rotation angle 9. 2° of the Zn-O dimer on the surface. Results in excellent agreement with experiment have been obtained for the geometric and electric structures.     

团簇CoFe2BP的结构及催化性质

利用DFT(密度泛函理论)方法,在B3LYP/Lan12dz水平下,对Co Fe2BP团簇的二十几种可能构型进行全参数优化和相关频率计算,共获得二、四重态稳定构型各5种,对这些构型的立体结构及其能量、成键情况和催化活性等性质进行了分析,得出如下结论:(1)在Co Fe2BP团簇的各优化构型中,构型1(4)的稳定性最好,四重态的稳定性要大于二重态的,多重度对构型稳定性影响较大;(2)金属原子与非金属原子之间的成键对构型的稳定性起主要作用,其中金属原子与B原子更易成键,B、P原子之间存在近距离接触;(3)金属原子Fe和Co是Co Fe2BP团簇前线轨道的主要贡献者,Fe和Co原子是催化剂潜在的活性位;(4)具有近似平面型结构的构型4(2)和4(4)表现出良好的催化加氢活性。     

ZnO(10(1)0)非极性表面的第一原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一原理超级原胞模型计算了ZnO（10^-10）非极性表面的结构．计算表明顶层Zn原子明显向体内弛豫0．0328nm,第二层Zn原子的弛豫远离体材料0．0237nm,使得它类似于表面原子．顶层0原子的弛豫仅为0．0146nm,导致表面Zn-O二聚体有强烈扭转,扭转角达9．2&#176;（10^-10）非极性表面Zn、O原子的电荷转移的计算表明这很可能就是（000&#177;1）极性表面能稳定存在的原因．计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合很好．