Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响.CuZn2和CuZn1-CuZn3的形成能接近0.0 eV,CuZn1-CuZn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势.AgZn2的形成能为2.5 eV,AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3的形成能高于4.5 eV,说明高浓度的Ag掺杂在实际合成中不易出现.CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3的形成能与AgZn2的相近.CuZn2、CuZn1-CuZn2和CuZn1-CuZn3模型的Cu3d与O2p轨道有较大程度的杂化,价带顶端主要由Cu3d轨道占据.AgZn2、AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3模型的Ag4d与O2p轨道杂化较弱,价带顶端主要由O2p轨道占据.CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3模型的Cu3d与O2p轨道虽有杂化,但价带顶端主要由O2p轨道占据.Cu或Ag原子掺杂使Zn4s轨道在导带区显著向下移动,降低了模型的带隙宽度,它们对ZnO电子结构的影响主要集中在带隙附近.Cu-Ag共掺修饰ZnO电子结构的能力介于Cu和Ag单掺之间.上述掺杂模型吸收边都发生了红移,实现了ZnO对可见光的吸收,同时对3.10～3.90 eV范围内紫外光的吸收均高于纯ZnO,有效提高了ZnO的光催化效率.结合形成能分析可知,在不同类型掺杂下最有利的光催化模型分别为CuZn1-CuZn2、AgZn2和CuZn1-AgZn2.     

叠氮化合物C6H6-n(N3)n(n=1~6)的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G*水平上, 对叠氮化合物C6H6-n(N3)n(n=1~6)进行理论计算, 并对所得到的几何结构进行了振动频率分析. 计算结果表明, 这些化合物是热力学稳定的. 基于自然键轨道理论, 分析了稳定结构的电荷分布及成键情况. 在不破坏苯环和叠氮基的原则下, 设计等键反应计算了这些化合物的生成热, 结果表明, 标题化合物的生成热都很高, 且随着叠氮基数目的增加而线性增大.     

Structures and Aromaticity of Three-membered BeXP （X = C,Si, Ge） and CYP （Y = O,S, Se） Rings

Three-membered BeXP （X = C, Si, Ge） and CYP （Y = O, S, Se） rings are theoretically investigated using density functional theory （DFT） methods at the B3LYP/6-311＋G^＊ and B3PW91/6-311＋G^＊ levels of theory. The research results show that the size of atoms has a great influence on the structural stability of these species. The wiberg bond indexs （WBIs） suggest the existence of delocalization in these structures. Negative nucleus-independent chemical shift （NICS） values for these species indicate that a strong ring current exists in these three-membered structures （Cs symmetry）. A detailed molecular orbital （MO） analysis further reveals that a delocalized π MO strengthens the structural stability and makes these species show strong aromatic characters.     

第一性原理研究O2和H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为

运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了O2和H2O单分子在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附行为。吸附位点主要考虑了表面的Zn顶位和Zn桥位，同时也考虑了其它可能的吸附行为。对于O2在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了9个模型，H2O在ZnO (101 ̅0)表面上的吸附设计了12个模型。通过形成能计算发现，O2在表面上的吸附为正值，H2O的吸附为负值。O2和H2O单分子在表面上发生分子吸附，未见解离形态。对于O2吸附最稳定的结构是O2分子与表面相邻的Zn原子形成了Znslab1-Oads1-Oads2-Znslab2桥连键。其它较为稳定的结构是Oads1原子迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近，在表面上形成了Znslab1-Oads1键，同时Oads2原子扩散至表面沟渠上方。对于H2O吸附，不论以何种方式吸附结构都比较稳定。其中最稳定的构型是Oads迁移到下一个表面重复晶胞的O原子位置附近，形成了Znslab1-Oads键以及Oslab3-H氢键。另外较稳定的构型是Oads迁移到ZnO (101 ̅0)表面台阶上方，形成了Znslab1-Oads键以及Oslab1-H氢键。     

钒、铬团簇的电子亲合能、硬度与原子数的关系

根据静电球形液滴模型理论和离子极化、屏蔽效应对团簇的影响, 推导适合钒、铬团簇电子亲合能、硬度与原子数关系符合的普遍公式: Y=ae2/R+b/R2+c, R=rsN1/3, 从而更方便地预测大尺寸团簇的性质参数, 并发现和分析结构和性质异常的小团簇, 如Vn(n=5, 7, 9, 13)和Crn(n=6, 10, 17)的性质.     

La3+,Al3+共掺杂纳米ZnO光催化降解活性艳蓝X-BR研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂和掺杂铝离子、镧离子以及两种离子共掺杂的ZnO,并用X射线衍射(XRD),高分辨透射电镜(HRTEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其进行了表征.用紫外灯作为光源,一定浓度的活性艳蓝X-BR溶液为光催化反应模型污染物,研究了各种离子掺杂ZnO的光催化性能,考察了掺杂量对降解率的影响.结果表明,镧离子和铝离子掺杂浓度为2 at;和3 at;的共搀杂ZnO的光催化性能最好;在室温下,加入催化剂浓度为0.1 g/L,降解时间为45 min时,对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到96.63;.     

不对称型双核半平心结构铁化合物Cp‘Fe2（CO）3Se2C2B10H10（Cp’=η^5—C5H4Me）的合成、表征及结构

用碳硼烷的含硒锂盐Li2Se2C2B10H10(1)与单茂羰基铁的氯化物Cp‘Fe(CO2)2Cl(2)反应得到不对称型双核半夹心结构铁的化合物Cp‘Fe2(CO)3Se2C2B10H10(3）。X射线单晶结构分析表明其中一个铁原子量手性的，而且两铁原子之间没有相互作用。     

SeHn/SeHn-(n=1～5)的结构、热化学及电子亲合能研究

选用7种不同的密度泛函理论(DFT)方法: B3LYP, BLYP, BHLYP, BP86, B3P86, BPW91, B3PW91, 采用全电子的双ζ加极化加弥散函数基组(DZP++), 对SeHn/SeHn-(n=1～5)的分子结构、电子亲合能和第一离解能进行了研究. 结果表明, SeH/SeH-, SeH2/SeH2-, SeH3/SeH3-, SeH4/SeH4-和SeH5/SeH5-的基态结构分别为C∝v/C∝v, C2v(1A1)/Cs(2A′), Cs(2A1)/C2v(1A1), C2v(1A1)/C4v(2A1), C4v(2A1)/C4v(1A1), 其中, B3P86和B3PW91在预测分子结构方面比较好; 在电子亲合能方面, BLYP方法预测是最可靠的; BP86方法预测的谐振频率与实验值接近; BHLYP能很好的预测第一离解能.     

不对称型双核半夹心结构铁化合物Cp′2Fe2(CO)3Se2C2B10H10 (Cp′=η5-C5H4Me)的合成、表征及结构

用碳硼烷的含硒锂盐Li2Se2C2B10H10 (1)与单茂羰基铁的氯化物Cp′Fe(CO)2Cl(2)反应得到不对称型双核半夹心结构铁的化合物Cp′2Fe2(CO)3Se2C2B10H10(3). X射线单晶结构分析表明其中一个铁原子是手性的, 而且两个铁原子之间没有相互作用.