Crystal and electronic structure study of the Li_2Mn_(1-x)Nd_xO_3 battery cathode

Neodymium substituted Li_2MnO_3 samples were prepared by the solid-state reaction method. The crystal and electronic structure properties of the prepared samples were investigated by x-ray based techniques. According to the analysis, it was determined that Nd atoms did not sit in to the Cr coordinations in Nd substituted samples and built up a different crystal structure. To support the analysis of the crystal structure study of the samples,electronic structure properties of the Nd substituted samples were studied via the collected data by x-ray absorption fine structure(XAFS) spectroscopy from the Mn K-edge. The results of the data analysis revealed that due to the misfit with the ionic radii and also the oxidation states, substituted neodymium atoms built up isolated crystal domains in Li_8Mn_5Nd_(18) O_(39) cubic crystal structure. The symmetry in Mn K-edge absorption data of the sample both in parent Li_2MnO_3 and Nd substituted samples confirmed that Mn coordinations has not been influenced by the Nd substitution.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

Crystal structure and surface photo-electric property of Mn（Ⅱ） coordination supramolecules

Two Mn（Ⅱ） coordination supramolecules, [Mn2（C8HTO2）4（phen）2（p-H20）] （1） and [Mn2（btec）（phen）2（H2O）6]·2H2O （2） （phen=1,10-phenanthroline, H4btec=1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid）, were synthesized by hydrothermal method. The crystal structures of the complexes were determined by X-ray single crystal diffraction. The result indicates that （1） and （2） are both binuclear Mn（Ⅱ） complexes. The existence of hydrogen bonds makes the binuclear complexes become further connected to coordination supramolecules, which possess 1D and 3D infinite structures respectively. The complexes were identified by IR, UV-Vis, surface photovoltage spectrum （SPS） and field-induced surface photovoltage spectrum （FISPS）. The results of SPS for the complexes indicate that they both exhibit positive surface photovoltage response bands in the range of 300-600 nm. The SPS phase spectrum and FISPS of complexes indicate that they show certain p-type semiconductor characteristic. However, the intensity, position and number of the SPV response bands are different obviously. The difference of the SPV response bands is mainly attributed to the different structures of the complexes and the different coordination environment of Mn（ll） in the two complexes. This paper discusses the action of hydrogen bonds in the construction of the supramolecule and the change on the surface photovoltage of complex in different coordination environment.     

Mg掺杂GaN结构及电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法研究了金属元素Mg掺杂GaN的结构及电子结构性质.计算金属Mg分别替换Ga和N原子后体系的结合能,得到Mg原子更容易替换Ga原子,与他人的结果一致.掺杂后晶格常数a和c反而略有增大,并且高压下的情况是类似的.Mg掺杂后GaN电子结构显示掺杂使得GaN带隙略有增加,压强从0增加到20GPa,掺杂前后带隙值分别增大约39.1%和38.4%.     

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.     

Mg掺杂硅团簇MgSin(n=1~10)的结构和电子性质研究

运用杂化密度泛函B3LYP理论方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对MgSin(n=1~10)多种低能异构体进行优化,获得了各个尺寸下团簇的最低能量结构,并研究MgSin(n=1~10)的结构特点和电子性质.结果表明单个镁原子掺杂硅可得到稳定的二元掺杂团簇.     

化学法制备纳米氧化物及其EXAFS特征

利用化学方法合成了纳米Ｙ２Ｏ３和纳米ＺｒＯ２颗粒（晶粒的平均大小为２５ｎｍ和１４ｎｍ），并制得了相应氧化物的纳米压结块。探讨了纳米氧化物颗粒被压结成型的各种影响因素。对不同成型压力及不同尺寸纳米氧化物的ＥＸＡＦＳ（扩展Ｘ射线吸收精细结构）谱特征进行了，工与纳米金属的ＥＸＡＦＳ谱特征进行了比较。结果表明，纳米氧化物块体中，晶界原子主要由氧原子组成。     

Ab initio study of the effects of Ag/Mn doping on the electronic structure of LiFePO_4

Based on density functional theory (DFT) of the first-principle for the cathode materials of lithium ion battery, the electronic structures of Li(Fe1-xMex)PO4 (Me = Ag/Mn, x = 0―0.40) are calculated by plane wave pseudo-potential method using Cambridge serial total energy package (CASTEP) program. The calculated results show that the Fermi level of mixed atoms Fe1-xAgx moves into its conduction bands (CBs) due to the Ag doping. The Li(Fe1-xAgx)PO4 system displays the periodic direct semiconductor characteristic with the increase of Ag-doped concentration. However, for Fe1-xMnx mixed atoms, the Fermi level is pined at the bottom of conduction bands (CBs), which is ascribed to the interaction be-tween Mn(3d) electrons and Fe(4s) electrons. The intensity of the partial density of states (PDOS) near the bottom of CBs becomes stronger with the increase of Mn-doped concentration. The Fermi energy of the Li(Fe1-xMnx)PO4 reaches maximum at x = 0.25, which is consistent with the experimental value of x = 0.20. The whole conduction property of Mn-doped LiFePO4 is superior to that of Ag-doped LiFePO4 cathode material, but the structural stability is reverse.     

马鞭草烯酮衍生物电子结构与电子光谱的量子化学研究

利用量子化学半经验AM1及INDO／SCI方法研究了双氰基马鞭草烯酮衍生物的电子结构和光谱性质，以全自由度优化几何结构为基础，计算了各化合物的电子光谱，计算结果表明，不同取代基的引入对体系的电子结构和电子光谱等都有一定的影响，空间结构对光谱影响较大，所讨论体系在可见波段都具有较好的透明性。     

球形花状ZnO微-纳分级结构的制备及其光电化学性能

文章采用一种热蒸发的方法在镀有Zn膜的掺F的SnO2(FTO)导电玻璃上制备出球形花状ZnO微-纳米分级结构,利用SEM、XRD、PL等手段对球形微-纳米结构的形貌、成分和发光性能进行了分析。分析结果表明,球形花状六方纤锌矿ZnO微-纳米分级结构具有表面多孔特征,有利于染料的吸收。球形花状ZnO微-纳米结构存在近带边发射的近紫外发光(402nm)和来自于深能级缺陷的可见发光(460nm和500nm)。将所制备的样品作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),该电池的转换效率η=0.67%,比以纳米棒、树枝状纳米结构、纳米梳作为光阳极材料的DSSC的转换效率要高,但是整体转换效率不高,这是由于晶体内部较多缺陷引起的。     

CdS/C60纳米微粒的制备及光谱性质研究

采用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作为稳定剂,在水溶液中制备了具有光电性质的CdS与C60纳米杂化材料,并通过TEM、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对合成的复合纳米粒子的结构和性质进行了表征,提出了杂化材料的结合方式.复合纳米粒子中,CdS光致发光的带-带发射强烈猝灭,表明从CdS到C60发生了光电荷转移.     

单核四价锰配合物Mn^IV（salae）2的合成和晶体结构

目的合成高价锰配合物并研究其晶体结构。方法席夫碱配体H2salae(水杨醛缩乙醇胺)与Mn(OAc)3.2H2O在甲醇-水混合溶剂中反应,溶液静置,溶剂挥发后得到单晶。结果配合物MnIV(salae)2的单晶属六方晶系,空间群R-3,晶胞参数:a=1.7907(1)nm,b=1.7907(1)nm,c=2.8162(3)nm,α=90°,β=90°,γ=120°,V=7.8201(1)nm3,Z=18,Mr=381.28,Dc=1.457 g/cm3。结论MnIV由两个席夫碱配体进行配位,每个配体提供两个氧原子和一个氮原子。中心锰IV处于八面体的配位环境中。不同单元的分子由分子间C—H…O氢键和C—H…π弱相互作用连接在一起,形成三维结构。     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

La掺杂YB6的电子结构与光学性能的第一性原理研究

为了探究掺杂对材料光学性能的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波赝势方法研究313 K时YB6、La0.125Y0.875B6、La0.250Y0.750B6的电子结构、能带结构和光学性能。结果表明,La替换Y原子掺杂YB6使总态密度和能带结构能量下降,随着YB6中La掺杂量增加至25%时,材料会明显降低对近红外线的反射率和吸收系数,反而增加透过性。     

带羟乙基臂的单核钯(II)配合物的合成与晶体结构

以2-[二(2-氨基乙基)氨基]乙醇为配体,合成了带羟乙基臂的单核Pd(II)配合物:{PdI[(H2NCH2CH2)2NCH2CH2OH]}I。X-射线单晶衍射分析显示该配合物的晶体属于单斜晶系,P21/n空间群。配合物的分子由一个一价阳离子{PdI[(H2NCH2CH2)2NCH2CH2OH]}+和一个负一价的碘离子组成。Pd(II)离子与一个二乙烯三胺单元的三个氮原子以及一个碘原子配位。三个Pd-N键的键长在2.032(10)到2.068(4)之间。Pd(II)离子与三个氮原子及一个碘原子的配位环境构成一个扭曲的平面四边形构型,N1、N2、N3平面与N2、Pd1I、1平面之间的夹角为17.4(0.3)°。     

纳米金属与有机分子共掺杂超分子结构光电子材料功能设计

提出了一种基于纳米金属与有机分子共掺杂超分子结构光电子材料的设计组装新方法.通过分子在球形金属纳米粒子表面吸附形成的超分子结构实现金属纳米粒子对分子的激发,进而达到分子功能增强与扩展.讨论了材料设计过程中的几个关键问题,设计并合成出具有短波长光存储特性复合材料薄膜.实验表明,与单纯由甲基橙掺杂复合膜相比,甲基橙在具有超分子结构的复合膜中,最大吸收波长蓝移约23 nm,复合膜迅速分解的初始温度和分解温度带的范围分别提高和降低41℃和51℃.表明以这种思路设计组装光电子功能复合材料的方法有效可行.     

BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了不同带宽下BN纳米带的几何结构与电子性质。研究结果表明：随着带宽的增大,BN纳米带边缘发生形变,键角增大,B-B键键长增大,当带宽约为1.7nm时,B-B键发生断裂;电子性质研究表明：随带宽减小,最高占据轨道(HOMO)/最低非占据轨道(LUMO)能隙减小。对电子态密度(DOS)及赝能隙分析表明：BN纳米带带宽越小在费米能级处DOS越大,且赝能隙越小,这和GNR比较相似,说明BN纳米带越窄电子越容易从价带向导带跃迁。     

Au（PPh3）4ClO4的分子与晶体结构

近年来,不少AU(I)与单齿膦配体的络合物分子与晶体结构已被测定。本文中报道了一个四配位络合物Au(PPh~3)_4ClO_4的分子与晶体结构,该结构具有对称性高,构型多的特征。 合成方法 将Au(PPh_3)Cl 溶于乙醚形成饱和溶液,滴加KBH_4乙醇溶液至生成     

GaN/ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

GaN/ZnO固溶体具有良好的光催化活性。为研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,构建了一系列GaN/ZnO固溶体的随机原子结构模型。基于密度泛函理论计算不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体模型电子结构和光学性质的影响。研究结果表明： ZnO/GaN固溶体形成能与结合能均为负值,结构稳定。随着ZnO物质的量的增加,固溶体的带隙先呈现下降趋势,最后呈现小幅上升趋势。对于ZnO物质的量分数在13.89%至22.22%的GaN/ZnO固溶体,可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收。通过研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,为GaN/ZnO固溶体光催化材料的设计与制备提供了理论参考。     

Cu-Cd共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算与分析

基于密度泛函理论系统下的第一性原理,对纯ZnO,Cd掺杂ZnO,Cu掺杂ZnO,Cu-Cd共掺杂以及Cu-2Cd共掺杂ZnO五个超晶胞模型分别进行几何结构优化;计算和分析了各体系的晶胞结构,能带结构,态密度以及光学性质方面的介电函数虚部,吸收率和反射率.研究结果表明:Cu,Cd单掺杂可提高ZnO的载流子浓度,改善ZnO的导电性;但Cu和Cd共掺杂ZnO时,体系的E更低,状态更加稳定.光学性质方面:Cd掺杂时,紫外区边发生红移,吸收系数略增大;当Cu单掺以及Cu和Cd共掺杂ZnO,体系在可见光和紫外波段吸收系数明显增大,使得ZnO光催化性能提升;结合Cu和Cd单掺杂的特性,说明当Cu和Cd共掺杂ZnO时,控制Cd的掺杂浓度,半导体会产生不同的透光率,因此控制Cu-Cd的比率来掺杂ZnO可用于制作不同效率的光透性器件.