MoO2储锂性能及循环容量反常特性的第一性原理研究

基于第一性原理,对MoO2作为电极材料的储锂性能进行了计算,并探讨了其储锂容量在一定循环次数内呈上升的反常现象微观机理.计算了MoO2材料中Li的单键能,态密度(DOS)及其嵌锂电压,结果表明MoO2中Li的吸附能较大,储锂结构稳定.嵌锂结构呈金属性,嵌锂电压变化规律与文献实验结果一致.针对循环容量反常特性,计算了Mo的空位形成能,LiMoO2的差分电荷密度以及电荷布居情况,计算结果表明Li的嵌入能为O提供电荷,减弱了Mo—O键间的相互作用,另一方面嵌入的Li能减弱Mo空位形成后的电荷极化作用,从而大大降低Mo空位的形成能.形成的Mo空位能为Li的嵌入提供了新的吸附位点,提高了嵌锂的容量.计算结果与实验符合得很好,能为电极材料储锂性能的改善提供一定的理论指导.     

Correcting the systematic error of the density functional theory calculation: the alternate combination approach of genetic algorithm and neural network

The alternate combinational approach of genetic algorithm and neural network (AGANN) has been presented to correct the systematic error of the density functional theory (DFT) calculation.It treats the DFT as a black box and models the error through external statistical information.As a demonstration,the AGANN method has been applied in the correction of the lattice energies from the DFT calculation for 72 metal halides and hydrides.Through the AGANN correction,the mean absolute value of the relative errors of the calculated lattice energies to the experimental values decreases from 4.93% to 1.20% in the testing set.For comparison,the neural network approach reduces the mean value to 2.56%.And for the common combinational approach of genetic algorithm and neural network,the value drops to 2.15%.The multiple linear regression method almost has no correction effect here.     

衬底上石墨烯制备及改性研究

大面积高质量石墨烯的制备对石墨烯电子特性及石墨烯基纳器件相关研究有重要意义。本文综述了近几年来衬底上制备石墨烯的相关实验以及衬底与石墨烯相互作用研究的重要进展。目前,采用化学气相沉积、外延生长等方法可在衬底表面上制备出较大面积、高质量的石墨烯材料。衬底与石墨烯相互作用和界面间晶格匹配、原子成键及电荷转移等密切相关,其对吸附石墨烯的几何结构、能带结构及电子特性等产生明显影响。实验与理论计算的结合可望加深衬底与石墨烯作用机理的理解,指导衬底上石墨烯制备及改性的进一步研究。     

碳纳米胶囊中水分子的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了不同温度下碳纳米胶囊中水分子及其氢键的聚集密度分布,讨论了水分子内部键角及其取向规律.计算结果表明,由于碳纳米胶囊的束缚作用,水分子主要聚集在与胶囊形状相似的三个薄层中,随着温度的升高,聚集密度峰均会展宽并向管壁移动.氢键的分布规律与水分子聚集密度类似并对其取向角分布有明显影响.与通常情况不同,在1000K高温时仍存在相当数量的氢键.在3100 K附近,碳纳米胶囊发生破裂,溢出少量水分子后自动愈合.     

Quantum Stackelberg Duopoly of Continuous Distributed Asymmetric Information

The minimal quantization structure is employed to investigate the quantum version of the Stackelberg duopoly with continuous distributed asymmetric information, i.e a continuous distribution while the second mover has the first mover has incomplete information that obeys complete information. It is found that the effects of the positive quantum entanglement on the outcomes exhibit many interesting features due to the information asymmetry. Moreover, although the first-mover advantage is counteracted by the information asymmetry, the positive quantum entanglement still enhances the first-mover advantage and improves the first-mover tolerance of the information asymmetry beyond the classical limit.     

官能团修饰对MOF-5的气体分子吸附影响

采用紧束缚近似计算方法,研究了金属有机骨架(MOF-5)和不同官能团(―NO2,―NH2,―CH3,―OZn)修饰后的MOF-5不同吸附位点的CO2等温室气体和部分工业废气吸附性能以及对不同气体的选择性吸附能力.结果表明,对于未修饰的MOF-5,位点I和II是主要的吸附位点,最大吸附能可达-0.25eV.官能团修饰提高了MOF-5对CO2的吸附能力,其与官能团活性和局部位型密切相关.其中―NO2修饰使各位点的CO2吸附能力都有一定提高.同时,―NO2修饰后MOF-5对空气环境(O2,N2,H2O,CO2),工业废气环境(CO2,CO,NO,NO2,SO2,SO3)中不同气体有明显的选择性吸附能力.     

形变碳纳米管选择通过性的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法, 研究了基团修饰后形变碳纳米管的水分子通过性和离子选择性. 结果表明, 形变碳纳米管的短径与修饰基团的种类、修饰率及修饰位置有关. 不同粗细碳纳米管均存在临界短径, 小于临界短径的形变碳纳米管具有对氯离子和钠离子的选择性, 同时水分子通过速率与本征碳纳米管相比未明显变小. 分析系统平均力势表明, 离子选择性来源于不同短径碳纳米管管口的通过势垒. 对于实际制备中较宽孔径分布的碳纳米管, 可以通过基团修饰等方法调控其短径, 提高其离子选择性.     

硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究

本文采用第一性原理计算方法, 研究了不同晶向硅纳米团簇与石墨烯复合结构稳定性及其储锂性能. 计算了不同高度、大小硅团簇与石墨烯复合结构的结合能, 复合结构中嵌锂吸附能和PDOS. 分析表明, 硅团簇和石墨烯之间形成较强的Si—C键, 其中[111]晶向硅团簇与石墨烯作用的形成能最高, 结构最为稳定. 进一步计算其嵌锂吸附能, 发现硅团簇中靠近石墨烯界面处的储锂位置更加有利于锂的吸附, 由于锂和碳、硅之间有较强电荷转移, 其吸附能明显大于其他储锂位置. 同时在锂嵌入过程中, 由于石墨烯的引入, 明显减小了界面处硅的形变, 有望提高其作为锂电池负极材料的可逆容量.     

石墨烯在Ni(111)表面生长机理的紧束缚计算研究

本文采用SCC-DFTB方法,研究了石墨烯在Ni金属(111)表面上的生长机理及在台阶面生长情况.结果分析表明,苯环在Ni表面吸附时以界面fcc构型总能最低,结构最为稳定.边缘生长时,附着在衬底表面上的石墨烯层中C原子活性从边缘向中间逐渐降低.在由(111)晶面和(1-11)晶面相交形成的台阶面上,石墨烯片层可连续生长,同时相对衬底表面发生一定偏转,在较大面积时将出现缺陷.改善石墨烯与衬底台阶处的界面不匹配情况将有利于其大面积高质量生长.     

石墨烯在Ni(111)表面生长机理的紧束缚计算研究

本文采用SCC-DFTB方法,研究了石墨烯在Ni金属(111)表面上的生长机理及在台阶面生长情况.结果分析表明,苯环在Ni表面吸附时以界面fcc构型总能最低,结构最为稳定.边缘生长时,附着在衬底表面上的石墨烯层中C原子活性从边缘向中间逐渐降低.在由(111)晶面和(111)晶面相交形成的台阶面上,石墨烯片层可连续生长,同时相对衬底表面发生一定偏转,在较大面积时将出现缺陷.改善石墨烯与衬底台阶处的界面不匹配情况将有利于其大面积高质量生长.