CO2在金属有机骨架材料有机链上的吸附机理研究

金属有机骨架是一种新型的温室气体CO₂吸附材料。本文采用密度泛函理论（DFT）方法研究CO₂在MOF-5有机链上的6种不同吸附位置及其3种不同构型下的吸附行为。考虑GGA水平下三种不同泛函对计算结果的影响,对比发现GGA/PW91泛函能够较好地计算CO₂分子与有机链原子之间的弱范德华力;发现CO₂分子与苯环边相交以及与苯环上的碳原子平行是两种吸附能最大的构型;利用Br原子替代苯环上的H原子可以显著增强对CO₂分子的吸附能力,为设计具有较高CO₂吸附能力的MOFs材料提供理论依据。     

沸石类咪唑骨架材料吸附分离天然气的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛方法研究C₂H₆, CO₂和CH₄三种气体在两种沸石类咪唑骨架材料 (ZIF)-ZIF-2和ZIF-71中的吸附与分离性能. 考察了C₂H₆, CO₂和CH₄三种气体在ZIF-2和ZIF-71中的单组分吸附等温线、吸附热; C₂H₆-CH₄, CO₂-CH₄ 与C₂H₆-CO₂等摩尔二元混合物的分离; 以及C₂H₆-CO₂-CH₄三元体系的分离性能. 研究结果表明: 低压下不同气体的吸附量大小与其吸附热关系紧密; 而高压下因有限的孔空间, 尺寸较小的气体分子吸附量增长趋向更快; 多组分吸附分离中, 低压下能量效应通常占据主导, ZIF优先吸附作用力较强的组分; 高压下堆积效应影响显著, ZIF会优先吸附尺寸较小的组分. ZIF-2和ZIF-71对这3种二元体系的分离性能良好. 对于三元混合物吸附分离, 在常温下3000-4000kPa范围内, ZIF-2具有良好的天然气净化性能, 可有效地分离出天然气中的C₂H₆和CO₂. 关键词： 巨正则蒙特卡洛模拟 天然气分离 沸石类咪唑骨架     

O2、 CO2和H2O在UN(001)表面化学吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度近似GGA,修正Perdew-Burke-Ernzerhof交换-关联泛函,以及周期性切片模型对O₂、CO₂和H₂O在UN(001)表面的化学吸附行为进行非自旋极化水平的密度泛函理论计算. 在四个对称性化学位置条件下,对化学吸附能与分子和UN(001)表面之间距离的关系曲线进行优化. 结果表明O₂、CO₂和H₂O分子的最稳定吸附位置分别为桥式平行、空心平行和桥式H     

Pu(100)表面吸附CO2的密度泛函研究

采用广义梯度密度泛函理论的改进Perdew-Burke-Ernzerh方法结合周期性层晶模型,研究了CO₂分子在Pu（100）面上的吸附和解离.吸附能和几何构型的计算表明,CO₂以穴位C4O4构型吸附最为有利,吸附能为1.48 eV.布居分析和态密度分析表明,CO₂与Pu表面相互作用的本质主要是CO₂分子的杂化轨道2π_μ与Pu5f,Pu6d,Pu7s轨道通过强电子转移和弱重叠杂化的方式相互作用而生成了新的化学键.计算的CO₂→CO+O解离能垒为0.66 eV,解离吸附能为2.65 eV, 表明在一定热激活条件下CO₂分子倾向于发生解离性吸附.O₂,H₂,CO和CO₂在Pu （100）面吸附的比较分析表明,较低温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO,CO₂,H₂;较高温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO₂,CO,H₂. 关键词： 密度泛函理论 Pu （100） 2')" href="#">CO₂ 吸附和解离     

二维MoS2/MoSe2异质材料的电子结构和热电性质研究

利用密度泛函理论结合玻尔兹曼输运理论计算体相和双层二维MoS₂/MoSe₂异质材料的热电性质. 计算表明,体相MoS₂/MoSe₂异质材料的热电性质比之于MoSe₂会有较大程度的提高. 该异质材料热电性质的提高主要源于异质材料本身带隙的减小以及层间的范德瓦尔斯相互作用. 二维MoS₂/MoSe₂异质材料存在热电应用的可能性.     

Mg2(BH4)2(NH2)2脱氢机理的理论研究

对Mg₂(BH₄)₂(NH₂)₂的脱氢机理展开系统的理论研究发现相对于分子内的脱氢过程,分子间的脱氢过程在热力学和动力学方面都是比较有利的. Mg₂(BH₄)₂(NH₂)₂脱氢过程的第一步是BH₄^-中的B-H^δ-和NH2-中     

N2H4在NiFe(111)合金表面吸附稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于色散校正的密度泛函理论进行了第一性原理研究, 详细分析了肼(N₂H₄)在Ni₈Fe₈/Ni(111)合金表面稳定吸附构型的吸附稳定性和电子结构及成键性质. 通过比较发现, 肼分子以桥接方式吸附在表面的两个Fe原子上是最稳定的吸附构型, 其吸附能为-1.578 eV/N₂H₄. 同时发现, 肼分子在这一表面上吸附稳定性的趋势为: 桥位比顶位吸附更有利, 且在Fe原子上比在Ni原子上的吸附作用更强. 进一步分析了不同吸附位点上稳定吸附构型的电子结构、电荷密度转移以及电子局域化情况. 结果发现: 相同吸附位点的电子态密度图基本一致, 并且N原子的p轨道和与之相互作用的表面原子的d轨道之间存在态密度上的重叠; 吸附后电荷密度则主要从肼分子转移到表面原子之上; 在电子局域化函数切面图中也发现吸附后电子被局域到肼分子的N原子和相邻的表面原子之间. 这些电子结构的表征都充分说明肼分子与表面原子之间通过电荷转移形成了强烈的配位共价作用.     

Ti+(CO2)2Ar和Ti+(CO2)n(n=3-7)络合物离子的红外光解离光谱 (cited: 1)

利用脉冲激光溅射-超声分子束载带方法制备了气相Ti⁺(CO₂)₂Ar和Ti⁺(CO₂)_n(n=3-7)络合物离子．采用红外光解离光谱研究了这些选定的质量离子的振动光谱． 对于每一种络合物离子, 在CO伸缩振动频率范围都观察到了振动峰,表明这些离子具有插入的OTi⁺CO(CO₂)_n-1结构． 对于n≦5的OTi⁺CO(CO₂)_n-1离子,其CO振动和CO₂的反对称伸缩振动频率都比自由的CO和CO₂的频率要高,表明CO和CO₂配体与中心金属离子之间主要是静电相互作用．实验结果还表明TiO⁺可以直接络合五个配体(1个CO和4个CO₂分子)．对于n=2络合物体系,除了插入的OTi⁺CO(CO₂)结构以外,还观察到了具有弯曲结构的OCO-Ti⁺-OCO异构体的存在     

锰基金属有机框架材料{[Mn2(ina)4(H2O)2]·2EtOH}n的电子结构、磁性和吸附性能的理论研究

本文采用密度泛函理论研究了锰基金属有机框架(MOF)材料{[Mn2(ina)4(H2O)2]·2EtOH}n的电子性质, 磁学性质及吸附二氧化碳的性能,结果表明: 该MOF材料是一种反铁磁耦合材料, 其高的CO2结合亲和力主要归因于CO2 (作为Lewis碱的氧孤对电子)到不饱和金属位点(Lewis酸)的较高电荷转移。本文也对实验中报道的对CO2/N2烟气混合物有高选择性CO2吸附能力进行了验证,理论计算值与实验值有着很好的一致性。     

TiO2分子在GaN(0001)表面吸附的理论研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,计算了TiO₂分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、吸附能量和吸附位置. 计算结果表明不同初始位置的TiO₂分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga-O化学键表现出共价键特征,化学结合能达到7.932-7.943eV,O-O连线与GaN[1120]方向平行,与实验观测(100)[001] TiO₂//(0001)[1120]GaN一致. 通过动力学过程计算分析,TiO₂分子吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,稳定吸附结构和优化结果一致. 关键词： GaN(0001)表面 2分子')" href="#">TiO₂分子 密度泛函理论 吸附     

Photoacoustic analysis of CO2 content in annual tree rings

We have used laser photoacoustic gas analysis to study the CO₂ content sorbed by the capillary porous system of annual rings in cross-sectional disks of some conifers. The measurement results showed that in most cases, the CO₂ content in gas samples extracted by the vacuum method from annual rings in the disks is higher than the CO₂ content in atmospheric air. In the disks, we observe an annual trend in the CO₂ concentration, correlating in a number of cases with a rise in atmospheric CO₂. The annual trend in the average value of the CO₂ concentration change sign from positive to negative. We hypothesize that the observed pattern for the annual distribution of CO₂ in the disks is connected with a rise in atmospheric CO₂ and a change in the concentration gradient between stem and atmospheric CO₂. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 76, No. 3, pp. 477–480, May–June, 2009.     

CO2及其碳同位素比值高精度检测研究

改进了一种基于傅里叶变换红外光谱法测量CO₂气体的装置, 改进后的装置能够提高CO₂检测精度, 并能同时测量CO₂碳同位素比值. 研究了温度和压力对CO₂浓度值和CO₂碳同位素比值测量的影响规律. 利用该装置连续测量了标准CO₂气体和环境大气, 对标准CO₂气体测量得到的CO₂浓度值及其碳同位素比值进行温度和压力影响修正, 获得了较好的精度和准确度. 关键词： 光谱学 同位素比值 傅里叶变换红外光谱 二氧化碳     

基于密度泛函理论研究掺杂Pd石墨烯吸附O2及CO

基于第一性原理的密度泛函理论研究了单个O₂和CO气体分子吸附于本征石墨烯和掺杂钯(Pd)的石墨烯的体系, 通过石墨烯掺Pd前后气体分子的吸附能、电荷转移及能带和态密度的计算, 发现掺Pd后气体分子吸附能和电荷转移显著增大, 这是由于Pd的掺杂, 在本征石墨烯能带中引入了杂质能级, 增强了石墨烯和吸附气体分子间的相互作用; 氧化性气体O₂和还原性气体CO吸附对石墨烯体系能带结构和态密度的影响明显不同, 本征石墨烯吸附O₂后, 费米能级附近态密度变大, 掺Pd后在一定程度变小; 吸附还原性的CO后, 石墨烯费米能级附近态密度几乎没有改变, 表明掺杂Pd不会影响石墨烯对CO的气体灵敏度, 但由于CO对石墨烯的吸附能增大, 可以提高石墨烯对还原性气体的气敏响应速度.     

过渡金属化合物OsB2与OsO2低压缩性的第一性原理计算研究

利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算, 研究了过渡金属化合物OsB₂和OsO₂的金红石相、黄铁矿相与萤石相三种结构在高压下的状态方程和结构特性以及OsO₂可能的高压相变.理论计算结果支持OsB₂与OsO₂的萤石相是潜在超低可压缩性的硬性材料.同时，也分析了它们的电子结构，力求理解大体变模量和高硬度的微观机制.结果表明，可以利用过渡金属高的价电子浓度，掺入硼、氧、碳、氮等轻的元素形成强的 关键词： 过渡金属化合物 密度泛函理论 低压缩性 高压     

(CH3)2和(NH2)2基团修饰的齐聚苯乙炔分子电子输运性质研究

采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法研究了S原子作为单、双端基的(CH₃)₂-OPE (齐聚苯乙炔)和(NH₂)₂-OPE分子在金电极间的电子输运性质. 通过第一性原理优化计算获得分子部分稳定结构, 再置于Au电极之间构成两极系统, 然后再优化整个两极系统获得稳定结构. 另外, 通过非平衡格林函数方法计算了两极系统的电子输运性质. 计算结果表明, 不同的修饰基团和桥接方式可以导致两极系统的开关效应、负微分电阻行为和整流行为等不同的电子输运性质. 通过计算不同偏压下的分子体系投影轨道电子分布、透射谱、态密度, 对这些新异的电输运性质出现的机理进行了解释.     

Spectroscopic studies of CO2 trapped in rare gas matrices

Low temperature (5 K) high resolution (0.15 and 0.03 cm⁻¹) absorption spectra of ¹³CO₂ have been recorded in neon, argon, krypton, and xenon matrices, in the ν₃ and ν₂ regions. Diffusion experiments have been performed in krypton and xenon in order to identify vibrational traps which could be responsible for the decrease and shortening of the emission observed after laser excitation: high-frequency structures in the ν₃ region are assigned to dimers and a doubling of the monomer line is due to a site effect. In neon, only a double substitutional site, with a splitting of the degenerate ν₂ vibration, is observed. In argon, as previously reported, a single and a double site are characterized. In krypton and xenon, where ν₂ is not split, only single sites would be predicted. As one of them exhibits a ν₃ line highly sensitive to temperature, we expect a large coupling with the lattice and a fast vibrational relaxation. This site is very likely the vibrational trap we are looking for.