Magnéli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnéli相亚氧化钛Ti₈O₁₅的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti₈O₁₅相比锐钛型TiO₂禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti₈O₁₅的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO₂的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO₂, Ti₈O₁₅ Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO₂仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti₈O₁₅由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致. 关键词： 第一性原理 8O₁₅')" href="#">Magnéli相亚氧化钛Ti₈O₁₅ 电子结构 光学性能     

Y2O3·Cr2O3复合氧化物热力学性质的研究

在1182—1386K温度范围内,用固体电解质氧浓差电池:Mo|Cr,Y₂O₃,Y₂O₃·Cr₂O₃|ZrO₂(+MgO)|Cr,Cr₂O₃|Mo测定了复合氧化物Y₂O₃·Cr₂O₃的热力学性质。对于反应Y_{2关键词：}     

Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magneli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能.计算出的能带结构显示Ti₈O₁₅相比锐钛型TiO₂禁带宽度大幅度降低.态密度分析表明,其原因在于Ti₈O₁₅的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p,3d轨道相对于TiO₂的相应轨道向左产生了偏移,同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d,3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级.态密度分析结果还显示,相对于TiO₂,Ti₈O₁₅Fermi能级附近电子格局发生了如下变化:O原子的2p轨道电子贡献减少,Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大.光吸收计算图谱表明,TiO₂仅在紫外光区有较高的光吸收能力,而Ti₈O₁₅由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区,从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力,计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.     

B对Mo等元素在奥氏体钢/Cr2O3界面占位倾向影响的理论研究

超级奥氏体不锈钢中因含有更高铬、钼含量,具有极高的耐点蚀、晶间腐蚀性能,这与Mo等合金元素对钝化膜结构的影响密切相关,尤其含硼超奥钢钝化层表面Cr、Mo含量明显增加,但其原子层次的微观作用机制尚不清楚.本文采用第一性原理方法,研究了置换原子(Mo、Mn、Ni、Si),及间隙原子B在fcc-Fe/Cr₂O₃界面占位倾向,并分析了可稳定存在于界面B对这些元素偏析倾向的影响.结果表明:Mo、Mn、Ni、Si、B均可与fcc-Fe/Cr₂O₃界面结构体系形成稳定结构;Mo、Ni倾向分布于界面基体侧,Mo有向氧化层扩散的趋势,B处于fcc-Fe/Cr₂O₃界面基体侧更稳定,Mn、Si易分布于氧化层中;存在于界面B对四种元素在fcc-Fe/Cr₂O₃界面体系中的占位影响不同,有利于Mn、Mo偏析于界面基体侧,但抑制Mo向界面基体侧的偏析程度,使得Si、Ni更均匀的分布于基体. Mo等合金元素分布于界面时的态密度来看,界面处M...     

非晶钛酸铋的晶化过程

利用差热分析、X射线衍射和透射电子显微镜等技术对溶胶-凝胶法合成的凝胶的晶化过程进行了分析，实验结果表明，Bi₄Ti₃O₁₂非晶凝胶晶化过程经历了四个过程：首先在433℃先形成了Bi₂O₃和TiO₂亚稳相，然后在488℃时TiO₂亚稳相与Bi₂O₃反应形成Bi，Ti复合氧化物亚稳相Bi₂T 关键词： 钛酸铋 铁电材料 溶胶凝胶 非晶 晶化过程     

碱性介质电催化体系活性氧的生成及其光谱学研究

亚熔盐液相氧化技术可在相对低温下实现难分解两性金属矿物的高效转化，基于此进一步提出了碱性介质电化学活性氧协同强化新方法。利用紫外-可见光光谱和电子自旋共振波谱等手段对电催化体系活性氧的生成与转化机理进行了系统解析。通过阴极电催化的作用，在电极表面定向进行两电子氧气还原反应，原位产生大量的活性氧组分。研究发现过渡金属离子与两电子氧气还原产物HO-₂之间的“自诱发”效应，可生成具有更高氧化活性的羟基自由基，大幅促进两性金属转化过程，实现了碱性介质电化学高级氧化过程。利用紫外-可见光光谱检测到电化学体系活性氧催化氧化低价两性金属氧化物(Cr₂O₃和V₂O₃)的转化过程。与此同时，根据标准自由能变化的热力学数据计算可知，V₂O₃比Cr₂O₃更易在活性氧存在的条件下发生溶出反应。采用电子自旋共振波谱(ESR)对电催化体系内的羟基自由基进行检测，结果表明由V₂O₃引发的电化学-类Fenton反应激发产生的羟基自由基ESR信号比Cr₂O₃信号强。利用猝灭剂实验验证了具有高氧化电位的羟基自由基可以对两性金属液相氧化起到促进作用。该研究为碱性介质电化学矿物溶出实际反应提供理论参考。     

氧化钒薄膜的微结构及阻变特性研究

采用射频反应溅射法于室温下在Cu/Ti/SiO₂/Si基底上制备了氧化钒薄膜. X-射线衍射、X射线光电子能谱分析仪及原子力显微镜结果表明, 室温下制备的氧化钒薄膜除微弱的V₂O₅ (101)和V₂O₃ (110)峰外, 没有明显的结晶取向, 是VO₂, V₂O₅, V₂O₃及VO的混合相薄膜, 且薄膜表面颗粒大小均匀, 表面均方根粗糙度约为1 nm. 采用半导体参数分析仪对薄膜的电开关特性进行测试. 结果表明薄膜具有较低的开关电压(V_Set<1 V, V_Reset<-0.5 V), 并且具有稳定的可逆开关特性. 薄膜从低阻态转变为高阻态的电流(I_Reset)随限流的增大而增大.通过高低阻态时I-V对数曲线的拟合(高阻态斜率>1, 低阻态斜率=1), 认为Cu离子在薄膜中扩散形成的导电细丝是该体系发生电阻转变的主要机制. 关键词： 氧化钒薄膜 电阻开关 电阻式非挥发存储器 导电细丝     

热原子层沉积钛掺杂氧化镓薄膜的光学性能

在250℃的低温下，以三甲基镓、四(二甲氨基)钛为前躯体源，O₃为反应气体，采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga₂O₃(TGO)薄膜。Ga₂O₃和TiO₂的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle,TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga₂O₃/TiO₂循环比减少而增加，O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动，这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低，表明Ti元素成功掺杂到Ga₂O₃薄膜中。TiO₂和Ga₂O₃的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti⁴⁺和Ga³⁺离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降，表明T...     

纳米TiO2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能

在低温条件下采用定向刻蚀技术, 对金属Ti片表面用H₂O₂溶液进行刻蚀氧化, 制备了垂直生长的纳米TiO₂叶片状阵列薄膜电极. 通过X射线衍射分析表明, 纳米TiO₂叶片状阵列薄膜经500 ℃下烧结1 h后, 从无定型转变为锐钛矿相. 场发射扫描电子显微镜观察表明: 在80 ℃下的H₂O₂溶液刻蚀氧化, 经1 d制备得到的是Ti片表面垂直生长的叶片状阵列, 其形貌均匀且完整地 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 叶片状阵列电极 染料敏化太阳电池 电子传输     

V2O5电极修饰对C60/Pentacene双层异质结场效应晶体管性能的影响

制备了用过渡金属氧化物V₂O₅修饰Al源、漏电极的C₆₀/Pentacene双层异质结有机场效应管.该构型器件与未修饰器件相比,呈现出典型的双极型晶体管传输特性.电子迁移率和空穴迁移率分别达到8.6×10^-2cm²/V·s^-1和6.4×10^-2cm²/V·s^-1,阈值电压分别为25 V和-25 V.器件性能改善的原因主要是由于插入V₂O₅修饰层后,可以明显降低Al电极与Pentacene之间的接触势垒,提高空穴的有效注入,从而使电子和空穴的注入接近平衡.研究表明,采用V₂O₅修饰电极方法,是制备低成本、高性能的双极型有机场效应管并实现其商业应用的有效途径.     

Lithium ion batteries cathode material: V2O5

Among all the known electrode materials, vanadium pentoxide (V₂O₅) has high reversible capacity. It is a very valuable material for research of the complexity, rich structure and morphology. However, it also has some disadvantages, such as poor cycle stability, low discharge voltage, low conductivity and Li⁺ diffusion coefficient. In this regard, researchers have carried out a lot of research, such as using various methods to improve the nanostructures, introducing heterostructures, introducing point defects or cation doping in the crystal structure, etc. The electrochemical performance of V₂O₅ has been significantly improved in reversible capacity, high-rate capacity and long-term cycle stability. In this paper, V₂O₅ based nanostructure with different chemical composition are briefly introduced, and it covers V₂O₅ nanomaterials with different morphology, including 1D nanorods, nanobelts, nanotubes, 2D leaf like nanosheets and other nanosheets, and 3D hollow structures, porous nanostructures, porous eggshell microsphere structures. The composite nanomaterials of V₂O₅ and different carbonaceous supports are also introduced. Finally, the V₂O₅ composite materials doped with cations are discussed. The electrochemical performance of V₂O₅ based electrode can be improved effectively by obtaining appropriate nanostructure and optimized chemical composition.     

Radiation induced chemisorption of oxygen on chromia

The effect of nuclear radiation on the chemisorption of oxygen on Cr₂O₃, Cr₂O₃-Al₂O₃ and Cr₂O₃-SnO₂ catalysts has been studied. An iodometric method was used to measure the amount of chemisorbed oxygen; simultaneously the increase in the catalytic activity of the catalyst in the decomposition of H₂O₂ was determined. It was found that the radiation present within a nuclear reactor promotes the chemisorption of oxygen on chromia (either pure or supported on Al₂O₃ or SnO₂) at temperatures at which such a chemisorption does not normally occur. The radiochemisorption of oxygen on chromia increases with the degree of dispersion of chromia on Al₂O₃ or SnO₂ and is accompanied by an increased catalytic activity of this catalyst in the decomposition reaction of H₂O₂. It seems that the radiochemisorption is largely due to the action of γ-rays and fast neutrons on the gas.     

The structure of AgI-Ag2O-V2O5 glasses

Structures of 10AgI-3Ag₂O-2V₂O₅, 3AgI-3Ag₂O---2V₂O₅ and 2AgI---2Ag₂O-V₂O₅ glasses have been investigated by neutron diffraction experiments. The characteristic features of observed structure factors S(Q) in 10AgI-3Ag₂O-2V₂O₅ glass is similar to those of other superionic conducting glasses and molten AgI. From the standpoint of the pair distribution functions, it is clarified that the Ag-I and I-I correlation strength and Ag---Ag correlation length increase with increasing AgI concentration. Observed results suggest that the local AgI structure accompanied by the re-arrangement of silver ions is formed with highly doped iodide ions.     

Dip-coated silver-doped V2O5 xerogels as host materials for lithium intercalation

Vanadium pentoxide xerogels have shown high electrochemical performance in terms of energy content. The high specific energy and high intercalation capability make the materials promising for thin film lithium battery and electrochromic device applications. In order to enhance the rate capabilities of the host we increased the electronic conductivity by doping the V₂O₅ xerogels with silver. Samples were prepared by mixing various amounts of silver powder with V₂O₅ hydrogel. We were able to prepare silver-doped vanadium pentoxide dip-coated thin films with a molar ratio (Ag/V) ranging from 0.005 to 0.5 (Ag_yV₂O₃ with y = 0.01, 0.1 and 1). With the successful doping, the electronic conductivity of V₂O₅ was increased by 2 to 3 orders of magnitude. The insertion capacity of the material was maintained and up to 4 moles of lithium per mole of silver-doped V₂O₅ (XRG) were found to be reversibly intercalated.     

Photoelectron spectroscopic study of Li oxides on Li over-deposited V2O5 thin film surfaces

The Li oxides species formed on Li over-deposited V₂O₅ thin film surfaces have been studied by using X-ray and UV induced photoelectron spectroscopy (XPS and UPS). The photoelectron spectroscopic data show that the Li over-deposited V₂O₅ system itself is not stable. Further chemical decomposition reactions are taken place even under UHV conditions and lead to form Li₂O and Li₂O₂ compounds on the surface. The formation of Li₂O₂ causes to arise an emission line at about 11.3 eV in the valence band spectra.     

基于旋涂法和电子束蒸发法制备的V2O5/Ag/V2O5叠层透明导电薄膜

利用溶胶-凝胶技术与电子束蒸镀相结合的方法在常温下制备了叠层V₂O₅/Ag/V₂O₅（VAV）透明导电薄膜,研究了各层薄膜厚度对叠层结构光电特性的影响。用原子力显微镜、紫外-可见光分光光度计、四探针电阻仪及开尔文探针对样品的表面形貌、光电性能及功函数等性质进行了表征。实验结果表明,该薄膜具有良好的光学和电学性质,可见光（380~780 nm）平均透过率达75%,迁移率为16.89 cm²/（V·s）,载流子浓度为－1.043×10²² cm^-3,方块电阻值为15.1 Ω/□,功函数为5.17 eV。该制备方法降低了V₂O₅薄膜的工艺制备难度,为该材料在太阳能电池中的应用创造了良好的前期基础。     

面心立方固溶体合金的团簇加连接原子几何模型及典型工业合金成分解析

工业合金牌号的成分选择体现了固溶体合金的化学短程有序结构,满足由最近邻两层原子组成的"团簇加连接原子"模型,例如对于置换型面心立方固溶体Cu-Zn,其合金牌号成分可以表述为[Zn-Cu_(12)]Zn_(1-6)和[Zn-Cu_(12)](Cu,Zn)_6,其中方括号内为第一近邻配位多面体团簇.基于此,本文赋予团簇式以具体原子结构的含义,对置换型面心立方固溶体结构中团簇的可能存在形式进行了穷尽,得出团簇式所对应的所有"团簇加连接原子"结构单元模型,给出团簇和连接原子之间的比例和空间排列的所有可能,并对Cu-Zn和Cu-Ni合金常用牌号对应的团簇式给出了三维结构模型,进一步验证了前期关于合金团簇式解析的正确性.用这些模型中原子化学序描述合金的成分,赋予团簇式以具体的原子结构意义,为进一步开发新的合金提供了理论依据.     

固相法制备Ce,Cr∶YAG透明陶瓷及其荧光性能研究

以高纯Al_2O_3、Y_2O_3、Cr_2O_3和CeO_2为原料,采用固相法制备了Ce,Cr∶YAG透明陶瓷。通过XRD测试和荧光测试,研究了0.5%Ce~(3+),0.1%Cr~(3+)掺杂的YAG透明陶瓷片的晶相结构和光学性能。结果表明:1 750℃烧结获得的该陶瓷片为YAG纯相,在可见光区的透过率达到了70%以上。在430 nm的光激励下,透明陶瓷同时表现出了Ce~(3+)、Cr~(3+)的特征发射峰,在补充白光LED的红光部分方面具有一定的实际应用价值。     

高温氢退火还原V2O5制备二氧化钒薄膜及其性能的研究

过渡金属氧化物二氧化钒(VO₂)在温度340 K附近会发生金属绝缘体的转变(metal-insulator transition, MIT). 基于金属绝缘体的转变性质, VO₂薄膜材料具有很好的应用前景. 本文首先采用脉冲激光沉积制备了高质量的V₂O₅薄膜, 再通过高温氢退火还原V₂O₅薄膜制备出VO₂多晶薄膜. 研究了不同的退火温度、退火时间、退火气氛对VO₂薄膜制备的影响, 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、变温电阻特性测量等手段对样品进行分析, 发现在H₂(5%)/Ar退火气氛下, 在一定的退火温度范围内(500–525 ℃), 退火 3 h, 得到了B相和M相共存的VO₂薄膜, 具有M相的VO₂的MIT特性, 而相同退火温度下退火时间达到4.5 h, 薄膜完全变成B相的VO₂. 通过纯Ar气氛下对B相VO₂再退火, 得到了转变温度为350 K, 电阻突变接近4个数量级的M相的VO₂薄膜. 实现了VO₂的B相和M相的相互转变. 关键词： 2薄膜')" href="#">VO₂薄膜 金属绝缘体转变 氢退火