锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学：电声相互作用研究

本文结合玻尔兹曼输运方程和电声散射速率计算研究锐钛矿和金红石二氧化钛中光生载流子的超快动力学过程. 其中,动力学模拟所需的结构参数均通过第一性原理计算获得. 结果表明,由于存在强Fr?hlich型电声耦合,纵光学声子模对两个晶相的能量弛豫过程均有十分显著的影响,但是两个晶相的弛豫机理却表现出明显的差异. 对于单条导带内的弛豫过程,锐钛矿和金红石的能量弛豫时间分别为24.0 fs和11.8 fs,前者约为后者的二倍. 这一差异来源于两个晶相中不同的电子扩散分布以及不同的声学模散射贡献. 对于涉及多条导带的弛豫过程,预测的锐钛矿和金红石的总体弛豫时间分别为47 fs和57 fs,其相对大小与单条导带的情况相反. 分析表明金红石相弛豫较慢是因为存在多个速率控制步骤. 这些发现为调控电子动力学以及设计高效的二氧化钛器件提供了有价值的信息.     

过渡金属混合簇Nb2Rh2的密度泛函研究

采用密度泛函方法(DFT)研究了过渡金属混合簇Nb_mRh_n (m, n≤2) 的结构、稳定性规律及它们的成键情况. 结果表明, Nb—Nb键较强, Rh—Rh键较弱, 而Nb—Rh键的强度则介于两者之间. 在Nb₂Rh₂直线和折线构型中, 金属键有强弱交替的现象. Nb₂Rh₂的各种构型在自旋多重度较小时稳定.     

C_nP_4~4(n=1～7)团簇结构与能量的密度泛函研究

使用分子图形软件设计出多种CnP-4(n =1～ 7)的结构模型 ,并进行B3LYP密度泛函几何构型优化和振动频率计算 .最稳定的CP-4和C2 P-3 都是平面环状结构 .最稳定的CnP-4(n =3 ,5 ,7)结构在直碳链的一端连接 1个磷原子且另一端是P3 C的四元环的平面结构 .最稳定的CnP-4(n =4,6)结构在直碳链的一端连接 1个磷原子且另一端是P3 的三元环的锄状结构 .直碳链可与平面环的磷原子生成大π键 .大多数构型是由C2 ,C3 ,C4子结构以环状或链状方式组成的 .碳原子与磷原子以交替方式排列的结构数量少、能量高 .     

金纳米粒子光学性质中的尺寸和形状效应

纳米尺度的金属及半导体呈现出特殊的光学、电学及磁学性质,采用近年发展起来的离散偶极近似(DDA)的方法,我们分析了金纳米粒子的尺寸及形状对其光学性质的影响。粒子周围介质的影响在文中亦作了分析。计算结果显示,金纳米粒子的等离子体吸收带同时受到粒子尺寸和形状的影响,但来自形状的影响更为明显。与米氏理论及扩展的甘氏理论相比较,DDA方法在粒子尺寸不再远小于入射光波长的时候更准确,并能应用于任何形状的纳米粒子。理论计算与实验结果能较好的吻合。     

RuH2和RuN2电子组态与光谱性质的从头计算

用量子化学从头算方法在B3LYP/6 311G 的水平上 ,研究了RuH2 和RuN2 可能的电子组态和光谱性质 .结果表明 ,RuH2 的3 B2 和5Σ-态对应于静电作用的物理吸附态 .RuN2 的一重态和三重态的计算结果跟钌单晶面上的实验值相接近 .而RuN2 在C∞v对称性时 ,五重态5Σ-的计算频率比实验值稍低 .在C2v对称性时 ,五重态的计算频率值则更低 ,3 B2 和5A1态不能稳定存在     

过渡金属表面γ-氨丙基三甲氧基硅烷膜的研究

本文对在过渡金属铁、镍电极表面制备得到的γ-氨丙基三甲氧基硅烷(γ-APS)膜进行了研究。实验中对硅烷膜用X-射线光电子能谱(XPS)、现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)和原子力显微镜(AFM)进行了表征。X-射线光电子能谱(XPS)的结果发现存在两个N1s峰,表明γ-APS膜中的氨基有两种存在方式:自由氨基和质子化氨基。实验中还发现现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)是研究金属/γ-APS体系中界面层结构非常有效的手段,SERS结果表明硅醇羟基和氨基发生了竞争吸附,且γ-APS分子在外加电位等条件的影响下吸附状态会发生一定变化。原子力显微镜(AFM)的表征结果在微观上显示电极表面的γ-APS膜上形成了一种较规则的微孔结构,这种结构可能与基底的性质有关。     

能源材料的第一性原理模拟

能源问题是目前我国面临重要问题之一,这一问题的解决是我国实现可持续发展战略的重要环节.能源化学的发展对于能源问题的解决具有重要意义.理论计算与实验观测的结合可以促进能源化学更快更好地发展.目前,理论计算已经广泛应用于能源化学中的各个领域,包括碳基能源化学、电能转化与存储以及太阳能能源化学等.本文综述了理论计算在能源化学这些重要领域应用的研究现状及发展趋势,并提出了在进一步发展和应用中所面临的关键科学与技术问题.最后,文章对理论计算在能源化学中应用的未来发展方向进行了展望,建议了几个可能的重点基础研究方向,以期达到理论计算应用于在能源化学这一领域的终极目标——理论设计高效廉价的新型能源材料.     

现场拉曼光谱研究乙腈在金电极上的解离吸附行为

利用共焦显微拉曼系统、结合合适的电极表面粗糙方法研究了非水体系 0 1mol/LLiClO4 /CH3CN溶液中 ,乙腈分子在金表面的吸附和解离行为。结果表明非水体系中乙腈可在金表面发生还原反应 ,产物CN- 离子与电极表面作用形成的表面配合物可在较宽的电位区间吸附于电极表面。溶液中的微量水、激光照射以及电极电位均对该反应有较大的影响。通过拉曼谱图的比较得出乙腈分子解离出的CN- 在金电极表面比在银电极表面有更强的吸附作用。     

现场拉曼光谱研究多种铂氧化物还原过程及其对甲醇氧化的影响

采用原位拉曼光谱技术研究方波电位循环氧化还原 (ORC)过程中产生的铂氧化物的还原过程 ,其中过氧化物和超氧化物消失的电位在 0 2V左右 ,晶格氧化物和氧化铂则分别消失在 0V和 -0 2 5V左右。我们还初步探讨了不同还原电位下形成的铂电极表面纳米微粒对甲醇电催化活性的影响