ZrC(111)弛豫表面电子结构及其吸附氢的理论研究

采用第一性原理的方法对ZrC（111）清洁和氢吸附表面的电子结构进行了研究 。构型优化结果表明，从表面深入到体相一定深度，层间距存在交替“收缩”和“ 扩张”的现象，其紧邻E_F以下的DOS峰对应于活性表面态，主要成分为表面Zr原子 4d_(xz)/d_(yz)轨道；与理想表面相比，表面弛豫对该表面态影响不大。对于氢吸 附表面，计算结果表明氢原子倾向于吸附在表面孔洞上方位置（正对着第三层Zr原 子），此时H的1s态从体相的电子态中分离出来。此外，本文中H/ZrC（111）和 H/NbC（111）体系的H 1s诱导态变化进行了解释，并对清洁的吸附表面的芯能级位 移以及功函的变化进行了探讨。     

浸油碳化物衍生碳润滑涂层的承载机制研究

采用高温氯化处理工艺在碳化硅表面制备了具有多孔结构的碳化物衍生碳涂层(CDC),考察了浸油(聚a烯烃,PAO)对CDC涂层承载性能的影响.结果表明:在低载(5 N)下,浸油前后涂层的摩擦磨损性能相当,随着载荷的增加,尤其是在中等载荷(~10 N)下,浸油涂层的摩擦性能变差,表现为较大的摩擦系数与磨损.分析认为CDC涂层的孔洞被PAO填充,其孔壁在摩擦过程中受到载荷应力与液压的双重作用而破碎,是导致浸油CDC涂层磨损加剧,承载能力大大降低的主要原因.     

高碳钢中的稀土碳化物

通过电解分离，Ｘ射线衍射以及气相色谱分析，研究了稀土在高碳钢的存在形态。结果表明：高碳钢中存在稀土碳化物。     

碳化物衍生碳涂层/氮化硅摩擦副在水润滑下的摩擦学性能

基于SiC陶瓷在水润滑条件下可能出现因摩擦界面无水或过载引起的失效问题,考察了SiC陶瓷、碳化物衍生碳(CDC)涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能.研究结果表明:CDC涂层在干摩擦和水润滑条件下均具有优异的摩擦学性能,可在摩擦界面无水或过载下正常工作;在水润滑条件下,CDC涂层在宽的载荷和滑动速度下具有优异的摩擦学性能.从微结构角度分析比较了CDC涂层与商品石墨的差异,并由此讨论了其摩擦学性能的差异.讨论了加工SiC陶瓷引起的表面织构对CDC涂层在水润滑条件下摩擦学性能的影响机制.     

中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

TaC和Ta2C结构稳定性、电子结构及力学性能的研究简

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对TaC和Ta2C的结构及结构稳定性、电子结构和力学性能进行了系统地分析和研究.研究结果表明:TaC的最稳定结构为岩盐构型(RS-TaC),而Ta2C在零压下的最稳定结构为C6-Ta2C,随着外压力的增大,在23.5GPa处最稳定结构转变为L′3-Ta2C.同时还计算分析了TaC和Ta2C稳定结构的电子结构特征,解释了该材料具有优异力学性能的微观机制,并计算分析了外压力对其力学性能的影响.     

相结构形成因子统计值对钢中化合物形成的影响

本文根据宏观物理量是微观原子状态统计值的思想,将原子组态最可几值改用统计值代替,利用固体与分子经验电子理论(EET)计算钢中FeS、MnS、TiC(N)、NbC(N)、VC(N)、AlN的相结构形成因子的统计值S′,探讨了各种化合物的S′对钢中组成原子自发凝聚成各种化合物能力的影响.研究发现S′McNS′McC,可以从电子层面合理解释钢在平衡状态下由高温向低温转变时,FeS先于MnS析出,合金碳化物先于合金氮化物析出,在非平衡状态下,析出顺序相反的事实.并成功解释了铁碳相图共晶转变和共析转变各个相的形成顺序.从电子层次得出,在平衡条件下,S′较大的相先形成,在非平衡条件下,S′较小的相先形成.在某一适当冷却速度范围内,S′相差较小的相可以共生,这一冷却速度区间将是S′差值的函数.     

MC与M_(n+1)AC_n稳定性与电子特征的第一性原理研究

研究M C与M n+1A C n(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn;A=Al,Si,P,S;n=1,2,3)结构的稳定性与电子特征有利于探究三元层状结构M n+1A C n稳定性的内在原因和设计新型M n+1A C n结构.第一性原理计算研究表明,M-3d与C-2p轨道间的电子转移对M C与M n+1A C n的形成焓有较大影响.供电子能力较强的前过渡金属可以形成稳定的M C结构.计算结果显示,M C结构是缺电子体系,其趋向于与具有一定供电子能力的MA结构结合形成M n+1A C n.与M2PC和M2SC相比,M2Al C和M2Si C可以更为容易地被分离成二维M2C结构.     

低温加氢催化剂的设计: 理论与实践

简要总结了我们在C=C及C=O双键低温加氢双金属催化剂方面的最新研究成果. 首先, 我们以环己烯加氢为探针反应, 证明了平行使用多种研究手段的重要性, 包括单晶表面的基础研究与DFT计算, 多晶表面的合成与表征, 负载型催化剂的制备与性能测试等. 其次, 总结了双金属催化剂在其他加氢反应, 如丙烯醛C=O双键的选择性加氢, 苯的低温加氢, 以及乙炔的选择性加氢等反应中的应用. 最后, 讨论了利用金属碳化物代替贵金属Pt以减少双金属催化剂中Pt用量的可能性.     

电化学双电层电容器用新型炭材料及其应用前景

活性炭是目前使用最为广泛的一种电化学双电层电容器（EDLC）的电极材料,但其固有的缺点制约了EDLC性能的进一步提高。用新型高性能炭电极材料可使EDLC比能量和比功率性能进一步提高。这些新型炭材料包括基于石墨层状结构的纳米门炭,基于碳纳米管阵列结构的毛皮炭,通过高温置换反应制备的骨架炭以及电极可整体成型的纳米孔玻态炭。本文介绍了这些炭材料的电化学特性及其在电化学双电层电容器中的应用,指出用这4种新型炭材料制备EDLC的比能量或比功率性能远高于目前活性炭基EDLC,具有良好的应用前景。