H在Ni表面的扩散性质及表面缺陷的影响-嵌入原子法(EAM)计算研究

本文用原子集团模型和嵌入原子方法,计算研究了H在Ni(100),(110)和(111)表面上的扩散特性,其扩散激活能分别是0.152eV;0.343eV和0.142eV。Ni(100)面上的吸附Ni原子和Ni原子空位,分别是在其表面上扩散的H原子的一种陷阱和位垒;Ni(100)面上的台阶,将使通过此台阶的H原子的扩散势垒增高,激活能增大,且引起扩散的各向异性。     

NiTi合金的第一性原理研究

采用第一原理平面波方法,计算了NiTi合金B2相的体相性质,如晶格常数,形成能和结合能,弹性常数,计算的结果和实验数据以及别人的计算结果符合得很好.其次,计算了NiTi(100),(110)表面的几何结构和电子结构,计算结果表明,(100)表面具有表面振荡现象,(110)表面产生了表面波纹,最外层的Ti原子相对理想表面向真空层移动了0.198?,Ni原子向表面内移动了0.122?.比较表面的电子结构,NiTi(100)表面Ti端位较Ni端位更容易发生反应,而(110)表面较体相更稳定. 关键词： NiTi 第一性原理 电子结构 表面     

2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面的裂解机理

本文研究了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面解离的可能微观反应机理,使用完全线性同步和二次同步变换(complete LST/QST)方法确定解离反应的过渡态。采用基于第一性原理的密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,优化了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇裂解反应过程各物种在Ni(100)表面的top,hollow和bridge位的吸附模型,计算了能量,并对布局电荷进行了分析,得到了各物种的有利吸附位。结果表明： 2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面都存在β-H和γ-H两个平行竞争的解离过程,其中2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为64.7 kJ∙mol-1,而γ-H解离速控步骤活化能为233.1kJ∙mol-1,故β-H解离过程占优势,主要产物是CH3COCH3;相反,1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为257.1 kJ∙mol-1,而γ-H解离速控步骤活化能为148.1kJ∙mol-1,故γ-H解离过程占优势,主要产物是CF3CH=CH2。由此说明,电负性更大的氟原子取代2-丙醇中的氢原子之后,2-丙醇在Ni表面的解离机理发生了改变。理论预测结果与实验结论一致。     

Ni2（OCH3）2／SiO2催化剂上C02和CH30H的吸附和反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了Ni2(OCH3)2／Si02负载型双核金属甲氧基配合物催化剂，利用红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)、程序升温表面反应(TPSR)和微反技术考察了催化剂的表面结构以及C02和CH30H的化学吸附和反应性能．结果表明：Ni2(OCH3)2／SiO2中Ni^2+与载体SiO2表面O^2-以双齿配位形式键合，甲氧基以桥基形式联结双金属离子形成双核物种Ni2(OCH3)2；CO2在催化剂表面存在甲氧碳酸酚基物种和桥式两种吸附态，CH30H则只有一种分子吸附态；在100—200℃条件下，C02和CH30H在催化剂上的反应产物主要是DMC和H20；根据反应结果，讨论了催化反应机理．     

2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面的裂解机理

本文研究了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面解离的可能微观反应机理,使用完全线性同步和二次同步变换(complete LST/QST)方法确定解离反应的过渡态.采用基于第一性原理的密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,优化了2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇裂解反应过程各物种在Ni(100)表面的top,hollow和bridge位的吸附模型,计算了能量,并对布局电荷进行了分析,得到了各物种的有利吸附位.结果表明:2-丙醇和1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面都存在β-H和γ-H两个平行竞争的解离过程,其中2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为64.7 k J·mol-1猯,而γ-H解离速控步骤活化能为233.1 k J·mol-1猯,故β-H解离过程占优势,主要产物是CH3COCH3;相反,1,1,1-三氟-2-丙醇在Ni(100)表面β-H解离的速控步骤活化能为257.1 k J·mol-1猯,而γ-H解离速控步骤活化能为148.1 k J·mol-1猯,故γ-H解离过程占优势,主要产物是CF3CH=CH2.由此说明,电负性更大的氟原子取代2-丙醇中的氢原子之后,2-丙醇在Ni表面的解离机理发生了改变.理论预测结果与实验结论一致.     

Ni-Si多层膜中固态非晶化反应的热力学与动力学过程

研究了Ni/非晶Si(a-Si)多层组分调制膜(ML)中界面上的固相反应。根据计算的亚稳自由能图,对界面上固相反应形成非晶态进行了热力学与动力学的分析。提出了Ni/a-Si多层膜中的固相反应的动力学模型。 关键词：     

催化光度法测定煤矸石中的微量镍

在 pH 6 3的KH2 PO4 Na2 B4O7缓冲体系中 ,利用痕量Ni(Ⅱ )催化H2 O2 氧化胭脂红的褪色反应 ,反应受温度、反应时间影响 ,冷却可终止反应。基于此 ,建立一种测定痕量Ni(Ⅱ )的光度法。结果表明方法的检出限为 2 5× 10 -11g·mL-1,催化程度与Ni(Ⅱ )量在 0 0～ 1 2 μg·5 0mL-1范围内符合比耳定律。本法结合萃取分离 ,满意地测定了煤矸石中的微量Ni。     

Pb液滴在Ni基底润湿铺展行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了Pb液滴在Ni(100)晶面、(110)晶面和(111)晶面的铺展润湿行为. 结果表明: Pb液滴在Ni(100)及(111)基底上的润湿铺展现象呈各向同性, 而在Ni(110)基底上的润湿铺展现象呈明显的各向异性, 且这种各向异性源于Ni(110)晶面点阵结构上Pb原子沿不同晶向的扩散机制及速度的明显差异; Pb液滴在Ni(111)晶面上铺展时, 未发生表面合金化, 液滴铺展动力学描述近似满足 R² ∝ t, 而液滴在(100)晶面和(110)晶面上铺展时表面产生合金化现象, 铺展动力学关系近似满足 R⁴ ∝ t, 且液滴在(100)晶面上的铺展速度高于(110)晶面上的铺展速度. 关键词： 分子动力学 润湿各向异性 铺展膜 扩散机制     

~(14)N ~(58)Ni和~(14)N ~(64)Ni深部非弹性反应产物同位素分布的差异

实验测得~(14)N(93兆电子伏) ~(58)Ni、~(64)Ni深部非弹性反应产物同位素分布,发现这两者存在系统性的差异。     

~(58)Ni(n,p),~(60)Ni(n,p),~(62)Ni(n,α)和~(54)Fe(n,p)反应截面的测量与评价

本实验用活化法测量了中子能量在13.60 MeV—17.77 MeV的~(58)Ni(n,p)~(58m+g)Co,~(60)Ni(n,p)~(60)Co和~(62)Ni(n,α)~(59)Fe三个反应道的反应截面值,并计算了反应截面测量误差的协方差矩阵。实验的测量误差在3％—7％范围内。本文还对上述三个反应截面及~(54)Fe(n,p)~(54)Mn反应截面进行了编译,推荐了从阈能到20MeV能区的激发曲线。     

成分和厚度的依赖

通过调整Mn的成分，系统地研究了Ni81Fe19/Ni100-xMnx双层膜的磁学性质，特别是交换偏置场(Hex)的变化.当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比在534%到600%之间时，对于150nm的Ni81Fe19，得到了最大的交换偏置场175kA/m，同时由于Mn对Ni81Fe19层的扩散所造成的磁矩的降低小于20%；高角x射线衍射证明Ni100-xMnx的晶格常数随着Mn成分的改变而变化，Mn含量越多，其晶格常数越大；制备态Ni100-xMnx膜晶格常数与θ相NiMn膜晶格常数的接近程度与NiMn膜θ相形成的容易程度相对应.也研究了交换偏置场随着Ni１００-xMnx厚度的变化，第一次得到了当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比为706%时，Ni81Fe19(150nm)/Ni100-xMnx(90nm)双层膜在经过240℃，5h退火后，可以有80kA/m的交换偏置场，此时铁磁层磁矩的大小几乎不变. 关键词： Ni81Fe19/Ni100-xMnx 交换偏置场     

飞行时间质谱仪中激光解离的Ni~+与醇类化合物分子束流气相反应的研究

将分子束流 ,激光解离和飞行时间质谱结合起来 ,在一个石英反应室内 ,让激光解离的Ni+与连续喷入的醇分子束流发生反应 ,产物经飞行时间质谱仪检测 ,研究了Ni+与C2 ～C6 等五种醇分子的气相反应。用如下的插入机理解释了反应 :( 1 )选择性的插入醇分子共价键 ;( 2 ) β H 迁移至Ni+上 ;( 3)失去一中性分子形成产物离子。     

Ni2(OCH3)2/SiO2催化剂上CO2和CH3OH的吸附和反应性能

采用表面改性和离子交换相结合的方法制备了Ni2 (OCH3 ) 2 /SiO2 负载型双核金属甲氧基配合物催化剂 ,利用红外光谱 (IR)、程序升温脱附 (TPD)、程序升温表面反应 (TPSR)和微反技术考察了催化剂的表面结构以及CO2 和CH3 OH的化学吸附和反应性能 .结果表明 :Ni2 (OCH3 ) 2 /SiO2 中Ni2 + 与载体SiO2 表面O2 -以双齿配位形式键合 ,甲氧基以桥基形式联结双金属离子形成双核物种Ni2 (OCH3 ) 2 ;CO2 在催化剂表面存在甲氧碳酸酯基物种和桥式两种吸附态 ,CH3 OH则只有一种分子吸附态 ;在 10 0～ 2 0 0℃条件下 ,CO2 和CH3 OH在催化剂上的反应产物主要是DMC和H2 O ;根据反应结果 ,讨论了催化反应机理 .     

NiCu双金属纳米粒子的表面偏析、结构特征与扩散

NiCu双金属核壳纳米粒子不仅由于其优异的稳定性、选择性以及磁学和催化性能而受到广泛关注,而且可以通过改变其纳米粒子的形貌、表面元素分布和粒径大小而具有可调谐性能.采用分子动力学与蒙特罗方法并结合嵌入原子势对NiCu双金属纳米粒子的表面偏析、结构特征以及Cu吸附原子在Ni基底沉积生长与表面扩散进行了研究,结果表明Cu原子在Ni基底表面具有强的偏析倾向.随着Cu原子浓度的增加,Cu原子优先占据纳米粒子的顶点、边、(100)和(111)面,最终形成完美的Ni核/Cu壳纳米粒子.在生长温度T=400 K时,形成的Ni核/Cu壳结构最稳定.进一步采用肘弹性波方法模拟计算在Ni基表面Cu吸附原子的扩散势垒,结果表明, Cu吸附原子无论是交换还是扩散,都需要克服较大的ES势垒,从而难以在Ni基底表面进行面间扩散.与Ni基底相反,在Cu基底上沉积Ni原子, Ni吸附原子很容易从(111)面迁移至(100)面,且在当前模拟温度下, Ni吸附原子无法在(100)面进行迁移,导致生长构型朝正八面体的形状发展,且其八个顶角几乎被Ni原子所占据.本文经过深入研究,从原子的角度出发,对NiCu纳米催化剂的初步设计提供了一种新的思路和方法.     

氢分子在Mg2Ni(010)面的吸附与分解

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,对氢分子在Mg2Ni(010)面的吸附与分解进行了研究,发现氢分子以Horl的方式吸附在表面层Ni原子的顶位时吸附能最高,为0.6769 eV,这表明氢分子最可能以Horl的方式吸附在表面层Ni原子的顶位,此时氢分子跟表面的距离(rd)和氢分子的键长(rH)分别为1.6286 A和0.9174 (A).在分子吸附的基础上计算了氢分子沿着选取的反应路径分解时的反应势垒,发现要使氢分子分解需要0.2778 eV的活化能,而氢分子分解时的吸附能为0.8390 eV,分解后两个氢原子的距离为3.1712(A).在分子吸附和分解吸附时氢原子跟正下方的Ni原子都有较强的相互作用,氢原子所得到的电子主要来自氢分子正下方的Ni原子.     

58Ni(n,p),60Ni(n,p),62Ni(n,α)和54Fe(n,p)反应截面的测量与评价

本实验用活化法测量了中子能量在13.60MeV—17.77MeV的⁵⁸Ni(n,p)^58m+gCo,⁶⁰Ni(n,p)⁶⁰Co和⁶²Ni(n,α)⁵⁹Fe三个反应道的反应截面值,并计算了反应截面测量误差的协方差矩阵.实验的测量误差在3%—7%范围内.     

激光溅射Ni等离子体与气相CH3OH团簇的反应

用激光溅射 分子束技术研究了气相中Ni的等离子体与甲醇分子团簇的反应 .观察到Ni+ (CH3 OH) n、NiO+ (CH3 OH) n、H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n 四个种类的团簇正离子和CH3 O-(CH3 OH) n(n≤ 2 5 )一种团簇负离子 .详细考察了激光烧蚀等离子体作用于脉冲分子束的不同位置时 ,对团簇产物种类和团簇尺寸大小的影响 .发现NiO+ (CH3 OH) n 是由Ni+ (CH3 OH) n 团簇内的脱甲烷反应生成的 ,而H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n主要是激光等离子体中的电子与甲醇团簇碰撞电离产生的     

氢分子在Mg2Ni(010)面的吸附与分解

本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理赝势平面波(PW-PP)方法,对氢分子在Mg2Ni(010)面的吸附与分解进行了研究,我们发现氢分子以Hor1的方式吸附在表面层Ni原子的顶位时吸附能最高,为0.6769eV,这表明氢分子最可能以Hor1的方式吸附在表面层Ni原子的顶位,此时氢分子跟表面的距离( )和氢分子的键长( )分别为1.6286Å和0.9174Å. 在分子吸附的基础上计算了氢分子沿着选取的反应路径分解时的反应势垒,发现要使氢分子分解需要0.2778eV的活化能,而氢分子分解时的吸附能为0.8390eV,分解后两个氢原子的距离为3.1712Å. 在分子吸附和分解吸附时氢原子跟正下方的Ni原子都有较强的相互作用,氢原子所得到的电子主要来自氢分子正下方的Ni原子.     

fcc结构过渡金属(100)表面上杂质与吸附原子的相互作用

用Allan的晶体表面模型,导出了紧束缚固体fcc(100)表面格林函数的解析表达式。用格林函数方法,讨论了fcc(100)表面上原子的化学吸附能以及替代杂质与吸附原子相互作用的一般性质。定性地预言了Ni,Pd,Pt(100)表面上过渡金属杂质对吸附H,O影响的趋势。 关键词：     

H_2在Al_(12)X(X=Al,Ni,Cu)团簇表面解离吸附的第一性原理研究

以Ni和Cu原子中心替换的二十面体Al_(12)X(X=Ni、Cu)团簇为基体、采用密度泛函理论系统计算研究了H原子及H_2分子在团簇表面的吸附,并对比了纯Al_(13)团簇对H及H2的吸附,结果表明:相对于纯Al_(13)中H原子的桥位吸附、掺杂团簇Al_(12)X(X=Ni、Cu)中H原子均吸附于团簇顶位;无论是吸附H原子还是H_2分子,Al_(12)Ni的几何结构均发生大的畸变;相较H_2在纯Al_(13)团簇表面的解离吸附,H_2在掺杂团簇Al_(12)X(X=Ni、Cu)表面的解离反应过程中反应能均增大、势垒均降低,这表明掺杂团簇Al_(12)X(X=Ni、Cu)相较纯Al_(13)团簇更有利于H_2解离吸附的发生.