Ti,Cr, Al和B合金化元素对α-Nb5Si3力学性能和电子结构的影响

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,通过比较形成能(E_form)、价电子浓度(VEC)、弹性常数(C_ij)、剪切模量(G)与体模量(B)的比值(G/B)以及派-纳力(τ_P-N)等参量的变化,研究了Ti、Cr、Al和B合金化对D8₁结构的α-Nb₅Si₃结构稳定性和力学性能的影响. 研究表明：合金化元素Ti、Cr、Al和B分别优先占据α-Nb₅Si₃中Nb^4c、Nb^4c、Si^4a和Si^8h位置;添加不同含量合金化元素的α-Nb₅Si₃仍保持稳定的D8₁结构;Ti、Al和B合金化使α-Nb₅Si₃的脆性增加,而随着Cr含量的增加,α-Nb₅Si₃的韧性逐渐增强. 此外,态密度(DOS)和Mulliken布居等电子结构的计算结果表明：Ti、Al和B合金化导致α-Nb₅Si₃脆性增加的主要原因是提高了共价键的强度;而Cr合金化的增韧作用主要来源于共价键数量的减少和强度的削弱,以及更多的反键态被占据.     

Al代位合金化对D88-Ti5Si3力学性能与电子结构影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 计算了不同数量的Al 原子代位六方D8₈结构的Ti₅Si₃晶体中的Si 原子后的形成能(ΔH_f)、结合能(ΔE_coh)、体模量(B)、剪切模量(G)、泊松比(ν)、Cauchy 压力参数(C₁₂―C₆₆,C₁₃―C₄₄)、金属性(f_m)和派-纳力(τ_P-N)等参数, 表征了Al 合金化对D8₈-Ti₅Si₃的结构稳定性和力学性质的影响. 结合态密度、差分电荷密度图和Mulliken 布居等电子结构分析, 揭示了Al 原子的添加量对D8₈-Ti₅Si₃的韧/脆性变化的影响机制. 研究表明, D8₈-Ti₅Si₃晶体中强的Ti^6g―Si^6g方向共价键是导致其室温脆性的主要原因. 当1 个和2 个Al 原子占据D8₈-Ti₅Si₃晶体中Si^6g位置时, 形成了键强较弱的Al^6g―Si^6g键、Ti^6g―Al^6g键和Ti4d―Al^6g键, 同时降低了D8₈-Ti₅Si₃中Ti^6g―Si^6g键的强度和数量, 从而提高了D8₈-Ti₅Si₃的韧性. 当D8₈-Ti₅Si₃晶体中Si^6g位置被3个Al 原子所占时, Al^6g―Si^6g键消失, 而Ti^6g―Si^6g键的强度增加, 导致Ti₅(Si_1-xAl_x)₃的脆性增加.     

LiNH2-X (X＝Mg,Al, Ti,Nb)体系解氢性能的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法, 计算了LiNH₂-X (X＝Mg, Al, Ti, Nb)体系的晶体与电子结构及稳定性能. 负合金形成热与H原子解离能的计算发现: 合金化元素X在LiNH₂中少量置换固溶时, 体系结构稳定性发生变化, 合金化增强了体系的解氢能力, 其中Nb提高LiNH₂体系解氢效果最好, 理论计算预测合金化提高体系解氢性能与他人结果一致. 电子态密度(DOS)与电子密度分析发现: X (X＝Mg, Al, Ti, Nb)合金化提高LiNH₂解氢能力的主要原因是X导致LiNH₂体系Fermi能级附近能隙值发生变化以及Li与NH之间的成键作用减弱.     

Nb元素影响TiAl金属间化合物键合特征的第一原理计算

采用第一原理方法, 研究了Nb元素对TiAl金属间化合物电子结构及其对Ti, Al和O原子键合作用的影响. 研究结果表明, Nb元素对富Ti和富Al的TiAl金属间化合物体系电子结构及键合作用的影响不同. 对于富Ti的TiAl金属间化合物体系, Nb原子取代Ti晶格位置后, 减小了Ti费米能级处的电子密度, 削弱了Ti原子与O原子间的相互作用; 同时增强了Al原子中s电子和O原子中p电子的相互作用. 而Nb原子对富Al的TiAl金属间化合物体系中Ti/Al与O的相互作用影响较小. 同时, 向TiAl金属间化合物中掺杂Nb元素, 增大了TiO2的生成能垒, 减小了Al2O3的生成能垒, 有利于促进抗氧化膜Al2O3的生成. 因此, 添加合金化元素Nb有利于提高TiAl金属间化合物的抗氧化性能, 这与实验报道相一致.     

新铌酸盐Ba_3Ni_(0.33)Nb_(4.67)O_(15)的合成与X射线衍射分析

在BaO -Ni2O3 -Nb2O5 三元系统中 ,用固相反应法合成了新铌酸盐Ba3Ni0.33Nb4.67O15。以BaCl2 和B2O3为主要助熔剂制备了Ba3Ni0.33Nb4.67O15 的单晶体。利用四圆单晶衍射仪测定晶胞参数 ,然后采用X射线粉晶衍射法进行了物相分析,对该化合物的粉晶衍射数据进行了指标化 ,并报道了其X射线衍射数据。分析结果表明 ,该化合物属于填满型四方钨青铜结构 ,空间群P4bm(100),晶胞参数为 :a=1.26092(5)nm ,c=0.40096(4)nm ,α=β=γ=90°,Z=2。     

新铌酸盐Ba3Ni0.33Nb4.67O15的合成与X射线衍射分析

在BaO-Ni2O3-Nb2O5三元系统中,用固相反应法合成了新铌酸盐Ba3Ni0.33Nb4.67O15。以BaCl2和B2O3为主要助熔剂制备了Ba3Ni0.33Nb4.67O15的单晶体。利用四圆单晶衍射仪测定晶胞参数,然后采用X射线粉晶衍射法进行了物相分析,对该化合物的粉晶衍射数据进行了指标化,并报道了其X射线衍射数据。分析结果表明,该化合物属于填满型四方钨青铜结构,空间群P4bm(100),晶胞参数为a=1.26092(5)nm,c=0.40096(4)nm,α=β=γ=90°,Z=2。     

新铌酸盐Sr5LnTi3Nb7O30的结构与介电性能

在SrO-Ln2O3-TiO2-Nb2O5(Ln=La, Y)体系中,通过固相反应法，合成了填满型钨青铜结构新铌酸盐Sr5LaTi3Nb7O30与Sr5YTi3Nb7O30.分别采用X射线衍射分析、扫描电镜进行了结构分析,并进行了介电性能测试.结果表明, Sr5LaTi3Nb7O30室温时为四方钨青铜结构顺电相,晶胞参数a=1.233 60(4) nm, c=0.388 01(2) nm;频率为1 MHz时,其陶瓷的室温相对介电常数为466,介电损耗约为5×10－3.Sr5YTi3Nb7O30为弛豫性铁电体, 10 kHz时居里温度为260 ℃;室温时为四方钨青铜结构铁电相,晶胞参数a=1.228 80(4) nm, c=0.387 05(2) nm; 1 MHz时,陶瓷体的室温相对介电常数为290.     

SnO2-Nb2O5/MgAl2O4/α-Al2O3催化环氧乙烷水合制乙二醇

采用水热稳定的MgAl2O4尖晶石对-αAl2O3载体表面进行修饰,采用具有较强亲水性能的SnO2对活性组分Nb2O5进行修饰,制备了SnO2-Nb2O5/MgAl2O4/-αAl2O3催化剂,并用于环氧乙烷水合制乙二醇反应.采用X射线衍射、红外光谱和程序升温脱附研究了Sn/Nb摩尔比对催化剂酸性、环氧乙烷在催化剂表面的吸附状态和吸附强度以及催化剂性能的影响.结果表明,Sn/Nb摩尔比明显影响催化剂的组成和结构;催化剂的结构不同,环氧乙烷在催化剂表面的吸附强度存在明显差别,催化剂的催化性能明显不同.     

(η~5-C_5H_5)_2Nb[CH_2Si(CH_3)_3]_2的晶体结构和EPR研究

合成了(η~5-C_5H_5)_2Nb[CH_2Si(CH_3)_3]_2化合物,并测定了它的晶体结构及溶液和玻璃态固体的EPR;通过计算机模拟玻璃态固体EPR得到了g和T的分量;测得最高占据分子轨道的a~2/b~2=10.3。     

MgH_2-Nb体系解氢能力与电子结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,构建了一个NbH0.6/MgH2相界模型,研究了Nb合金化对MgH2解氢能力与电子结构的影响.结果显示:NbH0.6/MgH2相界的结构稳定性比MgH2相差,表明Nb合金化利于提高MgH2相的解氢能力;Nb对MgH2相解氢能力增强的主要原因在于Nb-H间电子相互作用比Mg-H间强,有利于促进NbH0.6相形核,并且α-Mg在MgH2-Nb体系的NbH0.6/MgH2相界中形核比在MgH2相中容易.     

添加铌对铜模吸铸Nd9Fe81-x-yTi4C2BxNby（x=11,13,15;y=0,4）合金铸态组织及其晶化行为的影响

采用铜模吸铸制备了厚度为0.8 mm,成分为Nd9Fe81-x-yTi4C2BxNby(x=11,13,15;y=0,4)的Nd2Fe14B/Fe3B型纳米复合永磁合金块体样品,研究了添加Nb对合金铸态组织及其晶化行为的影响,并测试了其磁性能。结果表明:在合金中添加4%(原子分数)Nb元素,不仅能抑制吸铸样品表面Nd2Fe23B3软磁性相、Nd1.1Fe4B4非磁性相和未知相的形成,导致Nd2Fe14B,Fe3B和α-Fe相的相对量增加,而且促使样品内部在非晶基体上形成了少量的Nd2Fe14B和α-Fe,Fe3B纳米晶。添加了Nb的合金吸铸样品表现出一定的硬磁性,其中Nd9Fe66Ti4C2B15Nb4吸铸样品具有最高的矫顽力(Hci=116.66 k A·m-1);添加4%(原子分数)Nb使得合金在晶化过程中由原来的异相同温一步晶化转变为两步晶化,且初始晶化温度Tx均明显降低,两个放热峰的ΔTpx均增大。     

Al8P8团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法, 在6-31G*水平上对Al8P8团簇的环状结构进行了几何结构优化, 并在同一水平上计算了Al8P8团簇的电子结构、振动特性及极化率和超极化率. 用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质, Al8P8团簇中离子键和共价键共存, 而且在不同轨道中原子间成键有不同的杂化方式. 计算结果表明: 优化后的Al8P8团簇为双层环状结构; 价电子态密度显示其电子结构具有半导体的性质; 最强的IR和Raman谱峰分别位于530.65 cm-1和366. 54 cm-1处.     

脱铝丝光沸石的制备和结构特征

用高温水蒸气结合酸洗的方法制备了SiO_2/Al_2O_3为16～186的脱铝丝光沸石。用X光衍射和红外光谱法研究了它们的结构持征。随丝光沸石脱铝,晶格参数呈非线性和各向不同步收缩。由于α方向发生明显收缩,使椭园形主孔道的长轴方向缩小。其骨架振动频率自600～1300cm~(-1)随着脱铝明显向高频方向漂移。当Al/u.c.自4脱至3时,丝光沸石的结构特征发生了明显的变化,可能与骨架上2位铝的脱除有关。当Al/u.c.≤3时,有新的Si—O—Si骨架生成,同时晶体重排为均匀有序的结构。     

类钙钛矿新铌酸盐Ba5LaTi2Nb3O18的合成、结构与介电特性

为满足现代通信技术小型化、集成化与高可靠性的迫切要求,探索具有高介电常数、低介电损耗与低温度系数的微波介电材料引起了材料科学、化学、物理和电子科学等领域科学工作者的广泛关注,并已开发出复合钙钛矿结构的Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3和钨青铜结构的Ba6-3xLn8+2x·Ti18O54及Ba2Ti9O20等实用化的高性能材料[1～7].这类材料均由氧八面体共顶连接,而且氧八面体内(B位)、外(A位)阳离子比例等于或略大于1,由此,我们推测在B位与A位阳离子比例略小于1的类钙钛矿结构中也极有可能存在具有优良介电性能的新材料,因此对通式为AnBn-1O3n(n=5,6,7,8)的系列新化合物进行了系统的合成、结构与介电性能研究[8,9].本文报道在BaO-La2O3-TiO2-Nb2O5体系中合成的具有5层类钙钛矿结构的新铌酸盐Ba5LaTi2Nb3O18,发现该材料具有较好的介电性能.     

钒,铬对快速凝固Al-Ti-Fe合金的组织结构与显微硬度的影响

利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了V, CrAl-Ti-Fe合金组织及显微硬度的影响. 结果表明 Al-Ti-Fe-(V,Cr)合金急冷态组织均为过饱和Al基固溶体; 300 ℃×10 h处理后, Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金析出Al3Ti和Al13Cr2相; 400 ℃×10 h处理后, Al-Ti-Fe-(V,Cr)合金均析出Al13Fe4相.随退火温度的升高, 快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5V合金的显微硬度略有下降, 快速凝固Al-2.5Ti-2.5Fe-2.5Cr合金的显微硬度略有上升,表明V, Cr元素的加入有利于快凝Al-2.5Ti-2.5Fe合金显微硬度的增加.     

ICP–AES法测定超高强度钢中的Al,Mn,Si,Ti

建立ICP–AES法测定超高强度钢中Al,Mn,Si,Ti 4种杂质元素的分析方法。研究了溶解条件试验及共存元素对4种分析元素的光谱干扰的情况,选择了Al 394.401 nm,Mn 257.610 nm,Si 251.611 nm,Ti 334.941 nm作为分析谱线。在选定的实验条件下,Al,Mn,Si,Ti的含量在0.001%~0.2%的范围内有良好的线性关系,相关系数均大于0.993,Al,Mn,Si,Ti的检出限为0.000 1~0.003 5 mg/L,加标回收率为94%~120%,测定结果的相对标准偏差小于10%(n=8)。该方法准确、快速,可用于超高强度钢中Al,Mn,Si,Ti的含量测定。     

Si5H3,Si5H6,Si5Li3及Si5Na3原子簇结构的理论研究

利用Gaussian-94计算程序中的B3LYP方法，在6—311 G(2d)6d基组下，对Si5，Si5H3，Si5H6，Si5Li3和Si5Na33原子簇的几何结构进行优化和频率计算．结果表明，Si5原子簇中最稳定的具有D3h对称性的结构中，位于同一平面上的3个Si原子确实具有剩余的成键能力，可以与3个H，Li，Na原子和6个H原子形成稳定的化合物．研究还发现，虽然H，Li和Na都属同一主族，但它们与Si5原子簇中Si原子的键连方式却不同，而且它们的加入，对Si5原子簇的“三角双锥”结构也有不同的影响．     

LiBH4-X（X=O,F和Cl）体系解氢性能的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,计算了LiBH4-X(X=O,F和Cl)体系的晶体与电子结构及解氢性能.生成热和H原子解离能的计算结果表明:O原子掺杂优先占据LiBH4间隙位,F置换氢原子位,而Cl则取代BH4单元;O,F和Cl掺杂的LiBH4体系结构稳定性发生变化,其中O提高体系解氢效果明显,而F和Cl掺杂受H原子区域环境的影响.态密度、Mulliken电子占据数和电子密度的分析结果表明:B—H之间较强的共价键是LiBH4结构稳定、解氢困难的电子结构根源,O,F和Cl对LiBH4解氢能力影响主要是掺杂改变了H的s态与B的sp态的杂化特性、以及BH4单元与Li的成键作用.     

LiAl的电子与几何结构

应用平面波展开和第一原理赝势法研究了锂铝单晶的电子和几何结构,给出LiAl各种可能结构的能量～体积关系图以及相关的能带结构,电子态密度和电荷密度分布等各种性质变化关系.讨论了B32结构与其他结构电子键合性质的不同,指出B32结构之所以成为LiAl最稳定的结构是由于Al＿Al原子形成了类似于Si＿Si的共价键合.计算得到的能量最低的稳定结构与实验以及其它的理论计算结果一致.     

(1,3,5-C3P3H3)M与(1,3,5-C3P3H3)2M (M=Ti,V, Cr)配合物的结构与芳香性

运用密度泛函理论研究了(1,3,5-C3P3H3)M和(1,3,5-C3P3H3)2M (M=Ti,V,Cr)的结构、键合能以及芳香性.结果表明:低自旋的(1,3,5-C3P3H3)M和(1,3,5-C3P3H3)2M基态结构分别具有C3v和D3h对称性.金属与配体间为共价作用,二者之间存在σ、π和σ三种成键方式.V的三明治配合物的解离方式与Ti和Cr的三明治配合物不同,前者为分步解离,后两者则为一步解离.其中(1,3,5-C3P3H3)2Cr(D3h)的第一解离能最大,配合物最稳定.这些三明治和半三明治配合物都具有中心芳香性、内芳香性和外芳香性,且中心芳香性均大于自由配体(1,3,5-C3P3H3)的中心芳香性,芳香性主要贡献来源于π键和金属原子的孤对电子.内芳香性按照Ti、V、Cr的顺序依次增大,且内芳香性明显要大于外芳香性.高自旋的半三明治(1,3,5-C3P3H3)Ti(C3,5A1)与单重态(1,3,5-C3P3H3)Ti (C3v,1A1)相比,配体的变形性增大,稳定性增加,且C平面中心芳香性和内芳香性均增大,但P平面的中心芳香性却降低.