高压下Pca21相TiO_2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO_2的金红石相(P42/mnm)、铌铁矿相(Pbcn)和Pca21相(Pca21)进行了计算。首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现在减压至8.4 GPa时,Pca21相直接相变为铌铁矿相。其次,通过拟合分析了三阶Birch-Murnaghan状态方程得到Pca21相的体弹模量B0与类萤石结构实验值(202 GPa)非常符合。最后,通过讨论Pca21相的相变压强和体弹模量,进一步证明Pca21相结构更符合类萤石实验结果。     

基于密度泛函理论研究掺杂石墨烯对CO分子吸附性能

基于密度泛函理论研究了CO分子在过渡金属掺杂的石墨烯体系上的吸附性能.考虑了三种吸附构型,优化后获得了稳定的吸附结构.发现,CO分子中的C原子靠近吸附点时,吸附作用较大.比较分析了掺杂不同4d过渡金属元素吸附体系的吸附能、电荷转移及能带结构的变化.过渡金属掺杂可明显提高石墨烯吸附CO气体分子的灵敏性,其中,Mo掺杂石墨烯对CO的吸附效果最好,且吸附后能带结构由金属变为半导体特性.此外,通过分析可知掺杂石墨烯的吸附机制是电荷转移,吸附前后掺杂原子上电荷转移量的变化基本反映了体系的吸附性能.这项研究可以为石墨烯体CO气体传感器的研发提供理论参考.     

4d过渡金属掺杂石墨烯体系对NO_2分子的吸附

基于第一性原理的密度泛函理论对NO_2分子吸附在4d过渡金属掺杂的石墨烯体系进行了研究。发现Cd原子价电子构型为4d~(10)5s~2,形成饱和结构,不容易掺入石墨烯体系。调查了三种NO_2分子的吸附情况,分别是N原子、一个O原子、两个O原子靠近石墨烯体系吸附点。通过能量优化获得最稳定的吸附构型。通过吸附能、电荷转移等数据研究了各吸附构型对NO_2的吸附情况。纯的石墨烯体系对NO_2分子的吸附较弱,吸附能小于0.2 e V,而4d掺杂可以明显提高吸附体系的吸附性能,多数吸附能超过了2 e V。其中掺Nb原子对NO_2吸附效果最好,且吸附构型较稳定,吸附能为3.686 e V。此外,通过比较吸附前后带隙的变化,可发现掺Zr原子,石墨烯体系由半导体转变为金属,而掺Nb原子,石墨烯体系由金属转变为半导体。     

高压下铌铁矿相TiO2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相、铌铁矿相、萤石相、黄铁矿相和四方P42/nmc相进行了计算。首先，优化了这几个相的晶体结构及相关参数，分析了焓曲线图，发现了在50.1GPa压强下，铌铁矿相突然直接转变成一个新的四方P42/nmc相。其次，通过GGA+U和HSE06两种方法计算讨论了四方P42/nmc相的能带结构，并拟合分析了三阶B-M状态方程和XRD图谱。最后，通过分析相变压强范围、体弹模量和XRD图谱，本文认为四方P42/nmc相与立方萤石相是共存的，能很好符合2004年立方TiO2的实验结果。     

高压下铌铁矿相TiO2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相、铌铁矿相、萤石相、黄铁矿相和四方P42/nmc相进行了计算。首先，优化了这几个相的晶体结构及相关参数，分析了焓曲线图，发现了在50.1GPa压强下，铌铁矿相突然直接转变成一个新的四方P42/nmc相。其次，通过GGA+U和HSE06两种方法计算讨论了四方P42/nmc相的能带结构，并拟合分析了三阶B-M状态方程和XRD图谱。最后，通过分析相变压强范围、体弹模量和XRD图谱，本文认为四方P42/nmc相与立方萤石相是共存的，能很好符合2004年立方TiO2的实验结果。     

高压下铌铁矿相TiO_2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO_2的金红石相、铌铁矿相、萤石相、黄铁矿相和四方P42/nmc相进行了计算.首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现了在50.1GPa压强下,铌铁矿相突然直接转变成一个新的四方P42/nmc相.其次,通过GGA+U和HSE06两种方法计算讨论了四方P42/nmc相的能带结构,并拟合分析了三阶B-M状态方程和XRD图谱.最后,通过分析相变压强范围、体弹模量和XRD图谱,本文认为四方P42/nmc相与立方萤石相是共存的,能很好符合2004年立方TiO_2的实验结果 .