LiNiO2及掺杂化合物的结构与稳定性的第一性原理研究

应用第一原理局域密度泛函对LiNiO2及其掺杂化合物的晶体结构、能带结构和态密度进行了研究.结果表明:锂镍氧系正极材料是电子的良导体,在充放电过程中具有良好的稳定性,适合做锂离子电池的正极材料;在LiNiO2晶体中主要是O和Ni之间成键,镍离子和氧离子的相互作用比较强,Li在嵌入层状结构材料后部分失去电子,以离子状态存在.     

First Principle Calculation on Aun Ag2 (n = 1 ～ 4) Clusters

The first-principles method based on density-functional theory is used to investigate the geometries of the lowest-lying isomers of Aun Ag2 (n = 1 ～ 4) clusters. Several low-lying isomers are determined, and many of them in electronic configurations with a high spin multiplicity. The stability trend of Ag-doped Aun clusters is compared to that of pure Aun clusters. Our results indicate that the inclusion of two Ag atoms in the clusters lowers the cluster stability, indicating higher stability as the structures grow in size. The bigger energy difference between the Aun and Aun Ag2 curves as the structures grows in size. This information will be useful to understanding the enhanced catalytic activity and selectivity gained by using silver-doped gold catalyst.     

Strain-induced magnetism in ReS_2 monolayer with defects

We investigate the effects of strain on the electronic and magnetic properties of ReS_2 monolayer with sulfur vacancies using density functional theory.Unstrained ReS_2 monolayer with monosulfur vacancy(V_s) and disulfur vacancy(V_(2S))both are nonmagnetic.However,as strain increases to 8%,V_S-doped ReS_2 monolayer appears a magnetic half-metal behavior with zero total magnetic moment.In particular,for V_(2S)-doped ReS_2 monolayer,the system becomes a magnetic semiconductor under 6%strain,in which Re atoms at vicinity of vacancy couple anti-ferromagnetically with each other,and continues to show a ferromagnetic metal characteristic with total magnetic moment of 1.60μb under 7%strain.Our results imply that the strain-manipulated ReS_2 monolayer with V_S and V_(2S) can be a possible candidate for new spintronic applications.     

Al(111)/Al_3Li(111)的界面性质

运用基于第一性原理的平面波贋势法,计算研究了Al (111)/Al_3Li (111)的界面性质.结果表明:Al (111)/Al_3Li (111)的界面具有三种原子配位关系结构,其中界面处仍保持与基体Al一致的三明治堆垛构型的界面稳定性最好.计算表明,该结构界面最薄弱层,位于Al_3Li (111)内,其分离功最小(约1.53 J/m~2),强度最弱,而基体Al和Al_3Li内部的强度随着到界面距离的增大而逐渐增强.     

B掺杂的石墨烯作为钠离子电池负极材料的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征石墨烯及缺陷石墨烯对钠原子的吸附行为.主要研究了三种石墨烯:本征石墨烯(P-graphene)、硼掺杂的石墨烯(Defect-Ⅰ)和硼掺杂的叽咯石墨烯(Defect-Ⅱ).结果表明,与P-graphene相比,Defect-Ⅰ和Defect-Ⅱ在吸附能、电荷密度、态密度和储钠量方面表现出很大的差异.Defect-Ⅰ和Defect-Ⅱ对钠原子的吸附能分别是-3.250 eV和-2.332 eV,约为P-graphene对钠原子吸附能的1.71倍和1.23倍.态密度计算结果表明,Defect-Ⅰ和Defect-Ⅱ中钠原子与硼原子发生轨道杂化,而P-graphene中不存在轨道杂化现象.Defect-Ⅰ和Defect-Ⅱ对钠原子的吸附量分别是9和8个,与P-graphene相比提高.因此,石墨烯中掺杂硼有望成为一种新型的储钠材料.     

低温相GeO2晶体的合成及其电子结构与光学性质第一性原理计算

通过低温水热的合成方法合成了一例新的低温相GeO₂晶体(l-GeO₂), 并对其进行了红外光谱、热重以及X射线衍射的分析表征. 晶体学测试结果表明, l-GeO₂属于四方晶系, P4/mcc空间群, 晶胞参数a＝b＝8.832(4) Å, c＝14.479(7) Å, V＝1129.4(9) ų, Z＝4, R₁＝0.0629, wR₂＝0.1540. 晶体结构中包含一个由4个双四元环单元(D4R)和4个GeO₄四面体交替相连而形成的沿[001]方向的一维(1D) 12-元环孔道. 采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法, 对l-GeO₂的电子结构和光学性质进行了理论计算. 计算结果表明l-GeO₂为直接带隙半导体, 带宽为3.31 eV|其价带主要由O的2p电子构成, 导带主要由Ge的4s和4p态电子构成|静态介电常数ε₁(0)＝1.92, 折射率n(0)＝1.24, 吸收系数最大峰值为8.9×10⁴ cm^－1, 最大反射率为12%. 比较分析了l-GeO₂与石英相GeO₂ (q-GeO₂)和金红石相GeO₂ (r-GeO₂)的复介电函数、复折射率、吸收谱以及反射谱等光学性质的异同点. 结果显示l-GeO₂的能带结构和光学性质与q-GeO₂较接近, 与r-GeO₂的相差较大.     

合金化对VH2解氢性能的影响

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面波超软赝势方法, 研究了C, Si, Ge, Sn, Pb合金化对VH₂的电子结构和解氢性能的影响. 计算结果显示C, Si, Ge, Sn, Pb合金化VH₂后晶体模型的负合金形成热减少, 费米能级E_f处的电子浓度N(E_f)增加, 表明体系结构稳定性减弱, 解氢能力增强|V-H之间重叠集居数和电子密度计算也表明V-H之间相互作用减弱, 解氢能力增强|同时Mulliken集居数计算结果还显示掺杂以后解氢能力增强与V-d轨道Mulliken集居数减少, V-s轨道Mulliken集居数增加有关.     

LiVPO4F电子结构及锂离子扩散特性的理论研究

基于密度泛函理论第一性原理计算的方法研究了锂离子电池正极材料LiVPO4F的晶体结构、电子结构、磁性、插入电压与扩散特性.结果表明,P-O共价键的稳定性较强,在脱锂过程中LiVPO4F的晶体结构始终保持稳定, 体积变化率只有3;.费米能级附近的电子状态主要受V-3d轨道电子的影响,脱锂后体系带隙减小.体系脱锂前后都存在着自旋极化现象,脱锂后体系磁性减弱.LiVPO4F的平均插入电压为4.53 V,这与实验结果4.30 V比较吻合.Li比其他的原子有十分明显的向外扩散的趋势.     

空位缺陷对锯齿型硅纳米带电子结构和磁性的影响

基于密度泛函理论,采用广义梯度近似下的第一性原理投影缀加波赝势方法,系统的研究了单空位(双空位)缺陷对锯齿型硅纳米带电子结构和磁性的影响.结果表明:不同位置的单原子空位(双原子空位)锯齿型硅纳米带,结构弛豫后,都能得到一个九边环(八边环),同类缺陷更容易在锯齿型硅纳米带的边缘区域形成;与完整的锯齿型硅纳米带相比,中心位置含空位缺陷(单原子或双原子空位)的锯齿型硅纳米带由原有的反铁磁半导体转变为反铁磁金属;非中心位置含空位缺陷(单原子或双原子空位)的锯齿型硅纳米带则具有铁磁态金属性, 在远离缺陷的纳米带边缘硅原子上局域的分布着差分电荷密度,这使得锯齿型硅纳米带在自旋电子学领域拥有可观的应用前景.     

Optical Properties of Filled Skutterudite ThFe4P12

Full-Potential Linearized Augmented Plane Wave plus local orbital method (FPLAPW +lo) calculations are performed for ThFe₄P₁₂ in the filled skutterudite in order to investigate the optical properties and to show the origin of the different optical transitions. It is found that the band gap is indirect for ThFe₄P₁₂. Then the contributions of the different transition peaks are analyzed from the imaginary part of the dielectric function. In contrast to recent experimental expectations, our calculations are in good agreement with experimental reflection spectra and ε₁(ω) spectrum.