NaF晶体中电荷补偿掺杂Ce^3＋离子光谱性质的从头算

用从头算研究NaF晶体中Ce^3＋占据Na＋格位时的光谱性质,电荷补偿由占据格位第一配位壳层的两个氟原子被氧取代 （OF＇） 或第二配位壳层的两个Na空位（Na＇） 来提供. 首先采用基于DFT的超单胞模型方法优化了Ce^3＋的局域结构,并构造以Ce为中心的镶嵌团簇,对其进行基于波函数理论的CASSCF/CASPT2/RASSI-SO计算,获得Ce^3＋的4f1和5d1组态分裂能级能量. 通过将4f→5d跃迁能量计算值与低温实验激发光谱比较,发现实验观测到的最低4f→5d跃迁谱带（390 nm）来自于两个最近邻OF＇补偿的Ce^3＋离子,并不是文献中的两个次近邻VNa＇ 补偿的Ce^3＋. 最后从5d1组态能级重心位移和晶场分裂两方面分析了由两个最近邻OF＇取代造成最低4f→5d 跃迁红移约8000 cm-1的原因.     

SrAl12O19:Pr3+中1S0能级的电子-振动跃迁

稀土离子Pr^3＋ 4f^2组态中的的高激发态1S0的光谱性质与其他4f^2能级有显著的差别.分析了SrAl12O19：Pr的^1S0→1I6和^1S0→^1D2发射光谱,跃迁分别属于Δ过程和M过程; 指认了其中的零声子线和电子-振动跃迁线.这两组跃迁中,电子-振动跃迁强度与零声子跃迁强度之比大于文献中报道的低激发态中的值,表明^1S0与4f5d态的混杂增强了它的电子-声子耦合.     

金属四重键化合物M2X4（PMe3）4（M=Cr，Mo，W;X=F，CI，Br，I）结构和电子光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法，在TZ2P-STO基组水平下，对金属四重键化合物M2Cl4（PMe3）4（M=Cr，Mo，W）和Mo2X4（PMe3）4（X=F，Cl，Br，I）的几何结构进行优化，分析了电子结构，并运用TDDFT方法对其低占据激发态进行了计算．考虑相对论效应的ZORA方法能够较好地重现M2X4（PMe3）4的几何结构．M2X4（PMe3）4的电子结构分析表明其d电子的组态为σ^2π^4δ^2，前线轨道能级顺序为πlig〈πd／σd〈δd〈δd^＊．金属原子和卤素配体的改变虽然使轨道能量发生变化，但没有影响轨道的排布顺序．TDDFT方法对M2Xa（PMe3）4δd→δd^＊和π→δd^＊跃迁能量的计算较为准确，对πlig→δd^＊（LMCT）跃迁能量的计算误差较大．金属原子、卤素配体以及相对论效应对激发能的影响可以根据分子轨道能级的变化给予解释．     

重费米子化合物LiV2 O4电子结构的第一性原理研究

用第一性原理的FP-LMTO能带计算方法研究了重费米子化合物LiV2O4的电子结构.结果表明:费米面附近的导带是由V原子的3d电子形成的宽度为2.5eV的窄能带,是3d态在立方晶体场中具有t2g对称性的子带;它与O的2p轨道构成的能带有近1.9eV的能隙.计算得出的费米能处电子态密度和线性电子比热系数分别是11.1 states/eV f.u.和26.7 mJ/molK2.费米面处的能带色散具有电子型和空穴型两种,呈现出一种复杂的费米面结构.LSDA以及LDA+GGA计算表明, LiV2O4有一个磁矩为每个钒原子1.13μB,总能比LDA基态低约148 meV/f.u.的铁磁性基态.由目前的能带结构计算的结果无法确定这一类Kondo体系的局域磁矩的来源,表明这一化合物中的重费米子行为可能有别于在含有4f和5f稀土的重费米子合金中观察到的局域磁矩与传导电子的交换作用机制,其中存在量子相变的可能.     

锗酸镉中镨的长余辉发光特性

通过高温固相法在空气条件下制得cd2Ge7016：Pr3’长余辉发光材料。测其结构为一单相。分析了cd2Ge70…cd2Ge7016：Pr3’的激发光谱和发射光谱，指出Cd2Ge7016：Pr3’的发光是Cd2Ge7016本身和Pr3’离子发射产生，基质的发光是Cd2Ge70．6中有陷阱能级，电子从导带跃迁到陷阱能级而产生，Pr3’的发光是该离子的4f一4f跃迁产生的；并把该材料的长余辉性质归结为基质结构中有电子陷阱和空穴陷阱，电子陷阱和空穴陷阱分别能储存电子和空穴，从而产生余辉。并提出余辉机理模型。     

（Y，Gd）Al3（BO3）4：Ce，Tb的光谱特性及稀土离子间的能量传递

采用高温固相反应合成了(Y，Gd)Al3(BO3)4中掺杂Ce^3 和Tb^3 的样品，并研究了其结构特性、光谱特性和发光过程中稀土离子问的能量传递。(Y，Gd)Al3(BO3)4属于三角晶系，具有R32的空间群，掺入Ce^3 ，Tb^3 杂质后晶格结构没有变化。(Y，Gd)Al3(BO3)4：Ce，Tb的激发光谱由3个宽谱带组成，这3个谱带分别对应于Ce^3 的4f-5d跃迁吸收。在该体系中存在Ce^3 →Tb^3 ，Gd^3→Tb^3 和Gd^3 →Ce^3 的能量传递，其中Ce^3 起敏化剂和中间体的双重作用。     

Mo2［(p-tol)NCHN(p-tol)］4及其阳离子电子结构和电子吸收光谱的从头算研究

用密度泛函理论中的B3LYP方法, 采用LanL2DZ基组, 对Mo2(form)4和［Mo2(form)4］+{其中(form)-=［(p-tol)NCHN(p-tol)］-)}, 进行了分子轨道计算, 明确了Mo—Mo键具有σ2π4δ2四重键的性质. 计算得到Mo—Mo间的分子轨道顺序为π<σ<δ<σ*<δ*<π*. 用单激发组态相互作用（CIS）方法计算了Mo2(form)4和［Mo2(form)4］+的电子吸收光谱, Mo2(form)4的最低能吸收光谱λ=390 nm, 是1A1g→1Eg跃迁产生的, 属于金属内部的电荷迁移. ［Mo2(form)4］+的最低能吸收光谱λ=1 096 nm, 也是1Ag→1Eg跃迁产生的, 属于金属内部的电荷迁移.     

用密度泛函理论研究ZrnB(n=1-13)团簇的结构及性质

利用密度泛函理论, 得到了ZrnB(n=1-13)团簇的基态结构, 计算并讨论了团簇能量的二阶差分和离解能. 结果表明, n=2, 5, 12时, 相应团簇较稳定, 特别是Zr5B团簇的稳定性最高. 同时分析了ZrnB团簇的电子性质及磁性, 结果显示能隙随n值的增大出现奇偶振荡趋势, 特别是Zr12B团簇的能隙只有0.015 eV, 表明该团簇已具有金属性. 电荷转移随n值增大, 整体呈增大趋势, 除了二聚体ZrB, 电荷由B原子转移到Zr原子. 利用Mulliken布居分析得到二聚体ZrB(5.000 μB)和团簇Zr4B(3.000 μB)的磁矩较大, ZrnB团簇中总磁矩主要来自Zr原子的4d轨道.     

用密度泛函理论研究ZrnB（n=1-13）团簇的结构及性质

利用密度泛函理论,得到了ZrnB(n=1-13)团簇的基态结构,计算并讨论了团簇能量的二阶差分和离解能.结果表明,n=2,5,12时,相应团簇较稳定,特别是Zr5B团簇的稳定性最高.同时分析了ZrnB团簇的电子性质及磁性,结果显示能隙随n值的增大出现奇偶振荡趋势,特别是ZrM12B团簇的能隙只有0.015 eV,表明该团簇已具有金属性.电倚转移随n值增大,整体呈增大趋势,除了二聚体ZrB,电荷由B原子转移到Zr原子.利用Mulliken布居分析得到二聚体ZrB(5.000 μB)和团簇Zr4B(3.000 μB)的磁矩较大,ZrnB团簇中总磁矩主要来自Zr原子的4d轨道.     

面向有机光电材料的电子激发态结构与过程的计算方法

共轭聚合物与有机分子材料中的电子激发结构与过程决定了材料的光电功能：根据Kasha规则,低能级激发态的排序决定能否发光;最低激发态至基态的辐射跃迁与无辐射跃迁之间的竞争决定了发光效率,后者主要由非绝热耦合（声子作用）决定;电荷激发态载体的传输由电子分布与振动耦合或杂质和无序的散射弛豫过程决定．本文针对有机功能材料的发光性能,介绍两种理论方法的研究进展,即可用于计算共轭聚合物激发态结构的量子化学密度矩阵重整化群方法和计算发光效率的多模耦合无辐射跃迁速率方法．这些方法被应用于有机功能材料的性能预测和分子设计中．     

Pr^3＋掺杂的LaF3纳米微晶／氟氧化物玻璃陶瓷的4f5d能级光谱性质

用同步辐射的真空紫外(VUV)和紫外(UV)作为激发源研究了Pr^3 (0．1％)掺杂的LaF3纳米微晶，氟氧化物玻璃陶瓷的4f5d能级光谱性质。样品中存在两种不同的Pr^3 -LaF3微晶中的Pr^3 最低的4f5d能级在^1S0能级之上，玻璃中的却在^S0能级之下，通过VUV和UV激发光谱得出这两种Pr^3 最低的4f5d能级的位置。当用181nm光激发样品时，在发射光谱中同时观察到了微晶中Pr^3 4f^2→4f^2的窄谱带发射和玻璃中4f5d→4f^2的宽谱带发射。在20K时观察到了LaF3纳米微晶中作为Pr^3 光子级联发射(PCE)第二步的^3P0→H4的跃迁，室温下却没有观察到，文中详细讨论了产生这种现象的原因。     

LnCu_2O_4(Ln=Gd,Nd)电子结构的XPS研究

用 XPS测定了 LnCu2O4(Ln=Gd, Nd)的内层和价层电子能谱,观察到 LnCu2O4中稀土金属的 3d电子结合能比相应的稀土金属简单氧化物的 3d结合能低 0.8～ 0.9 eV,而 Cu的 2p电子结合能比 CuO的高 0.4～ 0.5 eV,因此推断在 LnCu2O4的 Ln－ O－ Cu链中存在 Cu→ O→ Ln电荷转移 .XPS分析还表明 LnCu2O4的 Cu原子上有较低的电荷密度,但不存在混合价态 .此外,通过比较价电子能谱,发现 NdCu2O4的 Ln 4f Cu 3d O 2p价带中心比 GdCu2O4的价带中心向 Fermi能级移近了 3.4 eV,而且 NdCu2O4的价带谱更窄 .     

LnCu2O4(Ln=Gd,Nd)电子结构的XPS研究

用XPS测定了LnCu2O4(Ln=Gd, Nd)的内层和价层电子能谱,观察到LnCu2O4中稀土金属的3d电子结合能比相应的稀土金属简单氧化物的3d结合能低0.8～0.9 eV,而Cu的2p电子结合能比CuO的高0.4～0.5 eV,因此推断在LnCu2O4的Ln－O－Cu链中存在Cu→O→Ln电荷转移.XPS分析还表明LnCu2O4的Cu原子上有较低的电荷密度,但不存在混合价态.此外,通过比较价电子能谱,发现NdCu2O4的Ln 4f Cu 3d O 2p价带中心比GdCu2O4的价带中心向Fermi能级移近了3.4 eV,而且NdCu2O4的价带谱更窄.     

氮化锇配合物离子[OsN(mnt)2]-的电子结构和光谱性质的理论研究

理论研究了离子型配合物[OsN(mnt)2]-[mnt=S2C2(CN)2)]的电子结构和光谱性质, 考察不同配体三价N、二硫氰烯S2C2(CN)2和金属Os的相互作用对光化学性质的影响. 分别在B3LYP/LANL2DZ和CIS/LANL2DZ水平上优化了配合物的基态和激发态结构. 与基态(1A1)相比, 激发态(3A2)的Os≡N 的键长缩短了0.0066 nm, 这与计算得到的频率增大一致, 使用TD-DFT方法计算得到了配合物的吸收和发射光谱. 计算得到的位于300 nm(f=0.1497)和262 nm(f=0.2890)的强吸收都来自1A1→1B1跃迁, 分别指认为SC→Os≡N+CN 和N+SC→Os≡N+CN的电子跃迁. 最低能量的吸收位于446 nm(f=0.0206) 处, 来自1A1→1B2的电子跃迁, 指认为N→Os和 N+SC→CN. 计算得到配合物在气态的磷光发射位于678 nm(A3A2→X1A1)处, 而在丙酮溶液中则蓝移到了625 nm处, 跃迁属性不变, 都是N→Os和S→Os的跃迁.     

六核钽铑二元混合簇合物的几何和电子结构

采用密度泛函理论对六核钽、铑八面体纯簇及其混合簇的几何结构和电子性质进行了研究.计算结果表明:大部分钽铑混合簇稳定构型的对称性均较低,为C1或Cs点群,只有[Ta2Rh4Cl4H8(CN)6]4-团簇的稳定构型对称性较高,为C2h或C4v点群;混合簇的最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占据分子轨道(LUMO)能隙(ΔEH-L)均较小,介于0.52-1.00eV之间;混合簇的前线轨道主要由骨架金属原子的d电子贡献,随着Rh原子替代Ta原子个数的递增,Ta—Rh键对混合簇稳定构型所起作用逐渐增加,Ta—Ta键所起作用减小,而Rh—Rh键为非键或反键性质.     

簇离子Mo_3S_4M~（n＋）中M与Mo成键作用及电子光谱（M＝Fe、Ni，n＝4；M＝Cu，n＝5）

应用ＩＮＤＯ／Ｓ半经验量子化学方法，对簇合物离子Ｍｏ３Ｓ和Ｍｏ３Ｓ４Ｍｎ＋（Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ，ｎ＝４；Ｍ＝Ｃｕ，ｎ＝５）分别进行分子轨道计算。根据计算得到的簇离子中的原子表观电荷和成键指标，说明Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ＋与Ｍｏ３Ｓ成键作用的相对强度依次是Ｆｅ－Ｍｏ＞Ｎｉ－Ｍｏ＞Ｃｕ＋－Ｍｏ。比较了用含组态作用的ＩＮＤＯ／Ｓ方法计算得到的电子跃迁能与实验得到的电子吸收光谱值，并讨论了吸收峰归属情况。对于Ｍ为Ｆｅ、Ｎｉ的簇离子Ｍｏ３Ｓ４Ｍ４＋，最低能量的电子跃迁吸收峰起源于异金属间电荷转移跃迁（ＭＭ’ＣＴ）；而Ｍｏ３Ｓ４Ｃｕ（５＋）簇离子观察到的吸收峰主要是Ｍｏ３Ｓ芯的局域内电荷转移跃迁。根据理论计算结果，由Ｃｕ＋离子到Ｍｏ３Ｓ的电荷转移跃迁谱线，大约在４６０００ｃｍ－１以上才能观察到吸收峰。从Ｍｏ３Ｓ４Ｆｅ４＋次低能量吸收峰的实验值１６６００ｃｍ－１和理论值１６５００ｃｍ－１与Ｍｏ３Ｓ的最低能量吸收峰的实验值１６６００ｃｍ－１和理论值１６９００ｃｍ－１比较，表明无论从理论上或实验上都能证实簇离子Ｍｏ３Ｓ４Ｆｅ４＋在能量为１６６００ｃｍ－１处的吸收峰是起因于Ｍｏ３Ｓ芯的局域内电荷转移跃迁。     

1,3-二氮杂薁类衍生物电子结构和光谱性质的理论研究

对1,3-二氮杂薁类衍生物采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d)的水平上进行了几何构型的全优化, 在此基础上探讨了分子结构和前线分子轨道能量等性质的变化规律, 采用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子的电子跃迁性质, 采用二维平面图和三维立体图来直观表示激发态的性质, 研究分子内电子转移特性. 跃迁密度矩阵的二维等高线图反映了电子-空穴相干性, 三维跃迁密度图反映了跃迁偶极矩的方向和强度, 三维电荷差异密度图说明了激发过程中分子内电子转移性质.     

绿色荧光粉KNaCa2（PO4）2:Tb3+的制备及发光性能研究

采用高温固相法成功制备了KNaCa2(PO4)2:Tb3+绿色荧光粉,并研究了其发光性质。测量了其激发和发射光谱,样品发射峰位于418,440,492,545,586,622 nm,分别对应Tb3+的5 D3→7 F5,5 D3→7 F4,5 D4→7 F6,5 D4→7 F5,5 D4→7 F4,5 D4→7 F3能级跃迁,主发射峰位于545 nm。主激发峰位于350～390 nm之间,属于4f→4f电子跃迁吸收,与InGaN管芯匹配。确定了在KNaCa2(PO4)2基质中Tb3+浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机制。研究了不同电荷补偿剂对KNaCa2(PO4)2:Tb3+材料发光的影响,其中Li+离子改善其发光强度最为明显。     

偏硼酸钆镁:铈(Ⅲ)、铽(Ⅲ)、锰(Ⅱ)高显色性荧光粉的研制

用高温固相反应法合成了高显色性橙红粉(Gd，Ce，Tb)(Mg，Mn)B5O10，研究了硼酸用量、Tb／Ce比例、氢气浓度和灼烧温度等对合成产物发光性能的影响。实验表明，当硼酸过量8％、Tb／Ce≥2．5、氢气浓度≤10％、灼烧温度≥1000℃时，可制得发光亮度较高的高显色性橙红色荧光粉。为进一步探讨Tb，Mn的激活机制，制备了高显色性绿粉(Gd，Ce，Tb)MgB5O10和高显色性红粉(Gd，Ce)(Mg，Mn)B5O10作对比。研究表明，通过无辐射能量机制，Ce^3 能够有效地将吸收的紫外能量传递给Tb^3 ，Gd^3 作为能量传递过程中的中间体，其作用是增强Tb^3 的发光，即发生了“激发→Ce^3 →(Gd^3 )n→Tb^3 →发射”过程。此外，Mn^2 发光不能被Ce^3 直接敏化，也是通过Gd^3 作为中间体，发生Gd^3 →Mn^2 的能量传递。     

掺Ce^3＋纳米TiO2的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法技术制备了掺杂Ce^3＋的纳米TiO2复合粒子，并对其进行了XRD，TEM和DRS表征及光催化活性检验。水中苯酚的Ce^3＋／TiO2光催化降解效果和矿化率分别采用降解率和COD表征。结果表明，未经掺杂的TiO2与掺杂Ce^3＋的TiO2均为锐钛和金红石的混合晶型；掺杂抑制了TiO2晶粒的生长，使得TiO2粒径明显变小，其颗粒大小为10mm左右。用DRS表征微粒的光吸收能力和光吸收带边移动情况，发现掺杂导致了TiO2光吸收能力增强及吸收带边红移。通过对苯酚的光催化氧化降解研究，发现铈的掺杂量有一适宜值，当Ce^3＋在0．08％-0．4％之间时，随着掺杂量的增加光催化活性提高；当Ce^3＋在0．5％～3．0％之间时，随着掺杂量的增加光催化活性降低；Ce^3＋=0．4％时，TiO2光催化活性最高。