C掺杂锐钛矿相TiO2吸收光谱的第一性原理研究

运用第一性原理,对C掺杂锐钛矿相TiO₂的电子结构进行了研究,从能带结构理论解释了C掺杂TiO₂吸收光谱的一些实验现象.发现在C掺杂后的锐钛矿相TiO₂的禁带宽度增大,并且在带隙中出现了杂质能级,这些杂质能级主要是由C 2p轨道上的电子构成的,它们之间是独立的,正是这些独立的杂质能级使TiO₂掺杂后可以发生可见光响应.价带上的电子可以吸收一定能量的光子跃迁到杂质能级,而杂质能级上的电子也可以吸收一定能量的光子跃迁到导带,所以从理论上可以计算出掺杂后的TiO₂在可见光范围内存在两个吸收边,与实验中所得到的现象相一致. 关键词： C掺杂 2')" href="#">锐钛矿TiO₂ 能带结构 吸收光谱     

Eu掺杂量对锐钛矿相TiO2电子寿命和吸收光谱影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了不同Eu掺杂量的锐钛矿相TiO₂超胞模型,计算了其态密度、差分电荷密度、能带结构和吸收光谱.结果发现:掺杂后Eu在TiO₂的禁带中产生杂质能级.通过对比两种不同Eu掺杂量(1.39at%和2.08at%)下的锐钛矿TiO₂的能带结构,发现掺杂量越高,杂质能级越向深能级方向移动,说明电子复合率随杂质浓度增加而增加,即电子寿命变小,同时吸收光谱红移越显著,强度越强.根据实际需要,可在锐钛矿TiO₂中适量掺杂Eu,在适当减少电子寿命情况下,使吸收光谱红移.     

3d过渡金属掺杂锐钛矿相TiO2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方法研究了纯锐钛矿相TiO₂及掺杂3d过渡金属TiO₂的几何、电子结构及光学性质. 计算结果表明掺杂能级的形成主要是掺杂过渡金属3d轨道的贡献，掺杂能级在禁带中的位置是决定TiO₂吸收带边能否出现红移的重要因素. Cr，Mn，Fe，Ni，Co，Cu掺杂使TiO₂的吸收带边产生红移，并在可见光区有一定的吸收系数； Sc，Zn掺杂使TiO₂的吸收带边产生蓝移，但在可见光区有较大的吸收系数；掺V不但使TiO₂的吸收带边产生红移，增强了在紫外光区的光吸收，而且在可见光区有非常大的吸收系数.     

碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO2 电子结构与光学性质的第一性原理研究

近年来的理论和实验研究表明,通过不同离子共掺杂TiO₂是减小其禁带宽度的一种有效方法.本文采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了C和Zn共掺杂TiO₂的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明C-Zn共掺杂导致导带相对Fermi能级发生了明显的下降,同时在TiO₂的导带下方与价带上方形成了新的杂质能级,使TiO₂的禁带宽度变小, TiO₂的光学吸收带边产生红移. 杂质能级可以降低光激发产生的电子-空穴对的复合概率, 提高TiO₂的光催化效率. 此外, 掺杂后TiO₂在可见光区的吸收系数有明显增加, 能量损失也明显减小.     

氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了N,Fe共掺杂TiO₂的晶体结构、电子结构和光学性质.研究表明,N,Fe共掺杂TiO₂的晶格体积、原子间的键长及原子的电荷量发生变化,导致晶体中产生八面体偶极矩,并因此光生电子-空穴对有效分离,提高TiO₂的光催化活性;N,Fe共掺杂同时在导带底和价带顶形成了杂质能级,使TiO₂的禁带宽度变窄,光吸收带边红移到可见光区,这些杂质能级可以降低光生载流子的复合概率,提高Ti     

镧掺杂对锐钛矿TiO2电子结构与光催化活性影响的第一性原理研究

基于DFT+U方法,对镧掺杂锐钛矿TiO₂及其氧空缺的稳定性以及对电子结构、光催化性质的性质进行了第一性原理研究．计算结果表明掺杂浓度和位置对结构稳定性的影响机制符合鲍林规则;结合晶体场理论和结构形变以及态密度的分析发现镧掺杂对带隙的调制不是通过掺杂带的引入,而是由结构形变决定．吸收光谱的模拟结果显示通过镧掺杂会提高可见光的吸收效率,和实验结果吻合．对氧空缺的后续研究表明氧空缺的存在会增强镧掺杂锐钛矿TiO₂的稳定性,提高其光催化活性．     

硼(氮、氟)掺杂对TiO2纳米颗粒光学性能的影响

利用X射线衍射谱、拉曼光谱和紫外-可见光吸收光谱研究了硼(氮、氟)掺杂对TiO₂纳米颗粒光学性能的影响.X射线衍射谱和拉曼光谱结果表明,掺硼(氮、氟)对TiO₂纳米颗粒的锐钛矿相晶体结构无明显影响,而其锐钛矿晶格出现畸变(c/a值增大),这被归因于掺杂原子对TiO₂纳米颗粒表面氧原子缺位沿晶格c轴方向的占据.另外,掺硼(氮、氟)TiO₂纳米颗粒吸收带红移与TiO相似文献   

金属和非金属共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理计算

本文运用第一性原理的计算方法, 以C/TM和N/TM共掺杂(碳与过渡金属共掺杂和氮与过渡金属共掺杂)TiO₂为例, 分别计算了它们共掺杂TiO₂的束缚能、能带结构和态密度等, 通过对双掺杂结构的束缚能计算, 发现非金属和金属杂质有团聚成键的趋势, 其正的束缚能说明了掺杂原子与周围的原子成键, 因成键作用减少的体系能量高于因几何畸变带来的应力能. 在对N/V和C/Cr共掺杂能带结构和分子成键的详细分析中, 发现非金属和金属共掺杂TiO₂, 要使掺杂后TiO₂的光吸收边红移较大, 光催化性能较好, 就要符合金属和非金属共掺杂协同机制, 即 掺杂后在导带底下方和价带顶上方分别出现由金属3d和非金属2p态提供的杂质能级.     

Photocatalytic Activity of N-doped TiO2 Photocatalysts Prepared from the Molecular Precursor (NH4)2TiO(C2O4)2

用不同温度控制分解草酸氧钛铵制备N掺杂TiO₂光催化剂．利用XRD、IR、热分析、N₂吸-脱附等温线、XPS、紫外可见漫反射光谱和SEM表征了N-TiO₂光催化剂的结构．400～600 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂为纯锐钛矿相,而700 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂为锐钛矿和金红石混合相．N掺杂在TiO₂的间隙位使锐钛矿相TiO₂带隙变窄．在光降解甲基橙的反应中,600和400 oC焙烧的N-TiO₂催化剂分别在紫外光和全波长光照射下有最好活性;700 oC焙烧的N-TiO₂催化剂无论在紫外光和全波长光下都表现出最好的比活性,即最高的光量子效率,这可以归因于700 oC焙烧的N-TiO₂光催化剂良好的结晶程度和锐钛矿-金红石异相结的存在．     

Nd高掺杂锐钛矿相TiO2电子结构和吸收光谱的第一原理研究

基于密度泛函理论平面波超软赝势方法, 采用第一原理研究未掺杂和不同浓度Nd高掺杂锐钛矿相TiO₂的电子结构和吸收光谱. 计算结果表明, 在本文限定的Nd高掺杂浓度范围内, Nd高掺杂浓度越小, 锐钛矿相TiO₂的禁带宽度越窄, 吸收光谱发生红移越显著. 计算结果与实验结果变化趋势相一致.     

TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜（AFM）多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti_1-xSi_xN_y纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti_1-xSi_xN_y薄膜是由直径为3—5nm的纳米晶TiN和非晶Si₃N₄相构成，并且Ti_1-xSi_{x关键词： 纳米复合薄膜 自由能 表面粗糙度 TiN 1-x}Si_xN_y')" href="#">Ti_1-xSi_xN_y     

Synthesis of industrial diamonds using FeNi alloy powder as catalyst

Synthesis of diamond single crystals in Fe80Ni20 C system was carried out in a cubic anvil high-pressure and high-temperature apparatus. This paper reports that the surface morphology and inclusion distribution of the grown diamonds had been observed. It finds that the inclusions in cubic and octahedral diamonds radiated along certain crystal orientation, while the inclusion distribution in cubo-octahedral diamond seemed independent of crystal orientation. By using scanning electron microscope, the surface morphology of the three shapes of diamonds was observed. The results of Mossbauer spectrum indicated that there were iron-inclusions FeaC and Fe-Ni alloy in the diamonds. According to the Fe-C phase diagram, FeaC should have formed during the quenching process. Nickel might have an inhibitory effect on the formation of Fe3C.     

电流对苯甲醚电催化重整过程的影响

用电催化重整方法和NiCuZn-Al₂O₃催化剂进行生物油模型化合物苯甲醚的水蒸气重整制氢研究,结果表明,在700 oC和4 A条件下,获得的最高碳转化率和氢产率分别为98.3%和88.7%,电催化重整过程中发现的电流促进效应主要归结于重整反应床中温度分布的改变和电阻丝发射的热电子影响. 利用X射线衍射方法分析了反应前后的NiCuZn-Al₂O₃催化剂结构变化. 实验导出的苯甲醚重整反应表观活化能为99.54 kJ/mol,明显高于乙醇、乙酸和生物油轻质组分的重整反应表观活化能.     

Synthesis of Biomorphic ZrO2-CeO2 Nanostructures by Silkworm Silk Template

以桑蚕丝为模板制备多级生物形态结构ZrO₂-CeO₂. 整个合成过程是由桑蚕丝模板的导向作用决定的. 分析结果表明ZrO₂-CeO₂结晶良好,呈多级网络中空纤维结构,直径为16～28μm,800 oC煅烧后ZrO₂-CeO₂晶粒尺寸约为14 nm.     

分级多孔Cafe2O4/C的合成及其微波催化活性

以天然木棉为模板,利用造孔及纳米颗粒自组装两步法合成了分级多孔的Cafe₂O₄/C复合催化剂. Cafe₂O₄/C复合催化剂保留了木棉模板的中空纤维形貌,且该中空纤维是由碳及均匀分布在碳表面的Cafe₂O₄纳米颗粒组成. 该复合催化剂具有较强的甲基紫微波催化降解活性. 研究了Cafe₂O₄负载量、微波功率、催化剂用量、甲基紫的初始浓度和pH值对微波诱导甲基紫降解的影响. 结果表明,Cafe₂O₄/C微波降解甲基紫的催化反应具有较高的反应速率和较短的反应时间. 其降解反应符合一级动力学模型. Cafe₂O₄/C 高的催化活性得益于催化反应和吸附特性之间的协同作用.     

花状NaY(MoO4)2的合成和(MoO4)2:Eu3+的光学性质

用微波辅助水热-煅烧法成功合成了花状NaY(MoO₄)₂颗粒,用XRD、XPS、FESEM进行了表征,提出了花状NaY(MoO₄)₂颗粒可能的形成机理. 采用相同的方法合成了NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺荧光体,该荧光材料在612 nm处有一个强的发射峰,可用作白色发光二极管的红色磷光剂. 此外,微波辅助水热-煅烧法可能发展成为制备其他花状稀土钼酸盐的有效途径.     

Co和稳定元素对Nd3(Fe,Co,M)29(M=Ti,V,Cr) 化合物结构和磁性的影响

利用x射线衍射和磁测量研究了不同稳定元素Co以及Ti,V和Cr替代对Nd₃Fe_29-x-yCo_xM_y(M=Ti,V,Cr)化合物结构和磁性的影响.研究发现:每一个稳定元素都有一替代量极限,在此极限以内所有化合物均为Nd₃(Fe,Ti)₂₉型结构,A2/m空间群.不同稳定元素的溶解极限不同.Co的替代量与稳定元素有关,当以Cr作为稳定元素时,Cr的替代量随着Co含量的提高而提高 关键词： 3(Fe')" href="#">Nd₃(Fe Co 29')" href="#">M)₂₉ 结构 磁性     

ATP synthase: from single molecule to human bioenergetics

ATP synthase (F_oF₁) consists of an ATP-driven motor (F₁) and a H⁺-driven motor (F_o), which rotate in opposite directions. F_oF₁ reconstituted into a lipid membrane is capable of ATP synthesis driven by H⁺ flux. As the basic structures of F₁ (α₃β₃γδε) and F_o (ab₂c₁₀) are ubiquitous, stable thermophilic F_oF₁ (TF_oF₁) has been used to elucidate molecular mechanisms, while human F₁F_o (HF₁F_o) has been used to study biomedical significance. Among F₁s, only thermophilic F₁ (TF₁) can be analyzed simultaneously by reconstitution, crystallography, mutagenesis and nanotechnology for torque-driven ATP synthesis using elastic coupling mechanisms. In contrast to the single operon of TF_oF₁, HF_oF₁ is encoded by both nuclear DNA with introns and mitochondrial DNA. The regulatory mechanism, tissue specificity and physiopathology of HF_oF₁ were elucidated by proteomics, RNA interference, cytoplasts and transgenic mice. The ATP synthesized daily by HF_oF₁ is in the order of tens of kilograms, and is primarily controlled by the brain in response to fluctuations in activity.     

Y掺杂SrTiO3晶体材料的电子结构计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法, 研究了Y掺杂SrTiO₃体系的空间结构和电子结构性质, 得到了优化后体系的结构参数, 掺杂形成能, 能带结构和电子态密度. 对比掺杂浓度为0125, 025, 033时,Sr_1-xY_xTiO₃和SrTi_1-xY_xO₃的掺杂形成能,发现Y替代Sr能形成更稳定的结构. 对Sr_1-xY_xTiO₃（x=0, 0125, 025, 033） 的结构进行了优化,结果表明Y替代Sr后, 随着掺杂浓度增大, 体系的晶格常数逐渐减小, 稳定性逐渐增强. 对不同掺杂浓度的Sr_1-xY_xTiO₃能带结构的计算结果表明：纯净的SrTiO₃是绝缘体, 价带顶在R点, 导带底在Γ点, 费米能级处于价带顶; 掺杂Y后, 费米能级进入到导带底中, 体系呈金属性;掺杂浓度越大,费米能级进入导带的位置越深,禁带宽度也近似变宽. 关键词： 3')" href="#">SrTiO₃ 电子结构 掺杂 VASP     

TiY2N@C80电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了TiY₂N@C₈₀分子的几何、振动和电子性质．理论计算结果表明TiY₂N@C₈₀分子的电子结构性质明显与Sc₃N@C₈₀和Y₃N@C₈₀的不同,而与TiSc₂N@C₈₀相近．对TiY₂N@C₈₀分子进行载流子掺杂时,其磁性