Density functional calculations on 13-atom Pd12M （M= Sc-Ni） bimetallic clusters

The geometric structures,electronic and magnetic properties of the 3d transition metal doped clusters Pd12M(M=Sc-Ni) are studied using the semi-core pseudopots density functional theory.The groundstate geometric structure of the Pd12M cluster is probably of pseudoicosahedron.The Ih-Pd12M cluster has the most thermodynamic stability in five different symmetric isomers.The energy gap shows that Pd12M cluster is partly metallic.Both the absolutely predominant metal bond and very weak covalent bond might exist in the Pd12M cluster.The magnetic moment of Pd12M varies from 0 to 5 μB,implying that it has a potential application in new nanomaterials with tunable magnetic properties.     

ZnO nanorod arrays with tunable size and field emission properties on an ITO substrate achieved by an electrodeposition method

In the present work,vertically aligned ZnO nanorod arrays with tunable size are successfully synthesized on nonseeded ITO glass substrates by a simple electrodeposition method.The effect of growth conditions on the phase,morphology,and orientation of the products are studied in detail by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),and transmission electron microscopy(TEM).It is observed that the as-prepared nanostructures exhibit a preferred orientation along c axis,and the size and density of the ZnO nanorod can be controlled by changing the concentration of ZnCl2.Field emission properties of the as-synthesized samples with different diameters are also studied,and the results show that the nanorod arrays with a smaller diameter and appropriate rod density exhibit better emission properties.The ZnO nanorod arrays show a potential application in field emitters.     

碳硼富勒烯衍生物C18B2M(M=Li,Ti, Fe)的储氢性能计算研究

本文使用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, GGA)研究了经碱金属原子Li、过渡金属原子Ti和Fe原子修饰的富勒烯C₁₈B₂M(M=Li, Ti, Fe)的储氢性能. 研究发现, C₁₈B₂由于B的替代掺杂, 比C₂₀对金属原子具有更高的结合能. 由平均吸附能分析可知: C₁₈B₂Li对H₂的吸附能力较弱, C₁₈B₂Fe对H₂的吸附能力过强, 而C₁₈B₂Ti对H₂的平均吸附能介于0.45-0.59 eV 之间, 介于物理吸附和化学吸附之间 (0.2-0.6 eV), 因此可以实现常温下的可逆储氢. C₁₈B₂M(M=Li, Ti, Fe)能够吸附的H₂数目最多分别为4, 6和4. 由储氢机理分析可知: C₁₈B₂Li主要通过碱金属离子激发的静电场来吸附H₂, 而C₁₈B₂Ti和C₁₈B₂Fe主要通过金属原子与H₂之间的Kubas作用来吸附H₂. 由于C₁₈B₂Ti既有较大的储氢数目, 又可以实现可逆储氢, 因此有望开发成新型纳米储氢材料.     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5（CO）n（n=1～6）的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd₅（CO）_n（n=1～6）的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究,由结构优化可知:当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd₅CO结构热力学最稳定,和Zanti等人（Eur.J.Inorg.Chem.2009,3904）得到的结论一致.Pd₅（CO）₂和Pd₅（CO）₃最稳定结构中,第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位,而第一个CO分子吸附在面桥位.但是对于最稳定的Pd₅（CO）_n（n=4,5,6）,所有的CO分子都位于边桥位.从吸附能的角度看,Pd₅（CO）₂应该是最容易得到的吸附产物.由能隙可知:Pd₅（CO）_n（n=1～6）的动力学稳定性相比较Pd₅有所增加,但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律.其中Pd₅（CO）₃具有最好的动力学稳定性.CO在Pd₅上发生非解离性化学吸附,CO健的强度变化逐渐变小.CO对HOMO和LUMO贡献很小,使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变.由VIP和VEA计算可知:随着CO数目的增加,Pd₅（CO）_n（n=1～6）的失电子能力逐渐降低,而得电子能力逐渐增强.Pd₅具有2_μB的磁矩,但是Pd₅（CO）_n（n=1～6）的磁性完全淬灭.     

常温常压下BiMnO_3纳米粉末的制备与物性分析

钙钛矿型BiMnO3是同时具有铁磁性和铁电性的多铁性材料,在传感器,信息存储等方面具有潜在的应用前景.但是它的制备条件非常苛刻,需要高温、高压、密封等,这极大地限制了它的应用与发展.本文采用共沉淀法,以MnCl2·4H2O,Bi2O3,NaOH,HNO3和聚乙二醇为材料,在100℃的水溶液中成功地制备出了BiMnO3材料,此方法大大降低了制备的温度和压强,从而节约了能源,降低了成本.同时利用X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM),振动样品磁强计(VSM)等对其结构、相貌及磁性等进行了检测,并讨论了制备条件及煅烧温度对BiMnO3物性的影响.     

内掺过渡金属非典型富勒烯M@C22(M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) 几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究

采用密度泛函理论中广义梯度近似对非典型富勒烯C₂₂和过渡金属内掺衍生物M@C₂₂(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)的几何结构和电子结构进行计算研究.发现非典型富勒烯C₂₂的基态结构是含有一个四碳环的单重态笼状结构.过渡金属原子的掺入明显提高了体系的稳定性. C-M键既有一定共价性又有一定离子性.磁性、能级图、轨道分布和态密度图分析表明: M原子的3d轨道和碳笼的C原子的原子轨道之间存在较强的轨道杂化. Ti, Cr, Fe和Ni内掺的结构出现磁性完全猝灭现象. Sc和碳笼间是弱反铁磁作用, V,Mn和Co与碳笼间是弱铁磁作用.     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究,由结构优化可知:当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5 CO结构热力学最稳定,和Zanti等人(Eur.J.Inorg.Chem.2009,3904)得到的结论一致.Pd5(CO)2和Pd5 (CO)2最稳定结构中,第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位,而第一个CO分子吸附在面桥位.但是对于最稳定的Pd5 (CO)n(n=4,5,6),所有的CO分子都位于边桥位,从吸附能的角度看,Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物.由能隙可知:Pd5 (CO)n(n=1～6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加,但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律,其中Pd5 (CO)3具有最好的动力学稳定性.CO在Pd5上发生非解离性化学吸附,CO健的强度变化逐渐变小.CO对HOMO和LUMO贡献很小,使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变.由VIP和VEA计算可知:随着CO数目的增加,Pd5(CO)n(n=1～6)的失电子能力逐渐降低,而得电子能力逐渐增强.Pd5具有2μB的磁矩,但是Pd5 (CO)n(n=1～6)的磁性完全淬灭.