BaC2高压相R3m的电子结构与力学性质的第一原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究BaC₂高压相R3m的晶体结构、 力学、  热力学和电子结构等性质. 计算结果表明:  BaC₂的I4mmm相较高压相R3m的离子性更强. 在0 K 时, 由BaC₂的I4mmm相转变为R3m相的压强为3.6 GPa, 与实验结果相符. 高压相R3m的弹性常数满足波恩\|黄昆判据, 因而其晶格力学性质稳定. 布居数分析表明, 在高压下, 从Ba原子至C原子的电荷转移在I4mmm至R3m相变过程中所起的作用较大.      

Mo2BC力学和电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软贋势方法,对正交结构Mo2BC的力学和电子性质进行了系统的研究.计算结果表明,正交结构的Mo2BC在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.Mo2BC的块体模量为308 GPa、剪切模量为187 GPa、弹性模量为471 GPa、泊松比为0.245,德拜温度是80 K.电子结构的分析表明,Mo2BC的化学键是共价键和离子键混合,表现出一定的金属性.     

ZrN的力学和热力学性质的第一性原理

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-ZrN的平衡态性质、不同压力下的弹性性质及热力学性质.通过对焓压关系、弹性性质的分析,推测fcc结构到bcc结构ZrN的相变发生在208~220GPa之间.进一步分析了fcc-ZrN在不同压力下力学的各向异性,得到了压力对ZrN力学性质的影响关系.计算分析了fcc-ZrN的热力学性质.研究结果表明:力学各向同性随压力增大明显减弱;一定温度下,热容随压力增加而减小;德拜温度随着压力增加而增大;低压区温度影响较大,高压区压力影响较大.     

CaSiO3钙钛矿弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛甬理论的平面波赝势方法的第一性原理计算,研究了高温高压下CaSiO3钙钛矿的弹性性质.研究表明:高压下CaSiO3钙钛矿的绝热弹性模量与最新的实验和理论结果吻合得很好,弹性各向异性开始随着压强的增加快速下降;随着压强的逐渐增大,在高压下下降逐渐变得平缓.     

高压下BCC金属钨和钼力学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了体心立方金属钨和钼的体积、弹性常数、弹性模量、声子色散曲线以及广义层错能在0~100GPa压强下随压强的变化关系,并讨论了高压下两种材料的力学结构稳定性以及高压对材料韧脆性和剪切形变难易程度的影响.首先,通过0~100GPa压强下的弹性常数发现,两种材料在不同压强下的弹性常数皆满足材料力学稳定性的判定条件,而且两种材料在100GPa下的声子色散曲线中并没有出现虚频,因此两种材料的结构在0~100GPa压强下都是力学稳定的.此外,通过研究不同压强下体模量与剪切模量的比值B/G发现,两种材料的韧性随压强的增加而增强,并且Mo的韧性强于W.最后,通过研究两种材料的广义层错能、沿111密排方向的剪切模量G111以及材料的各向异性比A发现,随着压强增加,广义层错能和G111逐渐增大,A整体趋于1,这说明高压会使得111密排方向的剪切形变变得困难,而且同时也削弱了材料的各向异性.     

Li3Bi结构、力学和电子性质的第一性原理计算

 基于密度泛函的线性响应理论,通过第一性原理的赝势方法,对Fm-3m相Li₃Bi的结构、力学和电子性质做了系统的研究.优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.计算表明,Fm-3m结构在零压下的焓最低,满足力学稳定标准,是最稳定的结构.计算得到的Fm-3m相Li₃Bi的块体模量、剪切模量和弹性模量分别为30.2,25.5 GPa和59.6 GPa.德拜温度是312 K.Li₃Bi具有小的弹性各向异性特征,是窄带隙的间接带隙半导体,带隙为0.45 eV.     

PbF2电子和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论, 采用赝势平面波方法研究了立方萤石结构PbF2的电子和光学性质. 基态下, 晶格常数a, 体积弹性模量B0与实验值和其他理论计算值一致. 通过其能带的研究, 发现立方萤石结构PbF2是一种直接帯隙绝缘体材料, 禁带宽度为4.41eV. 密立根电荷布居数和重叠集居数显示, 电子从Pb向F转移, 电荷主要集聚在Pb F键方向, 且PbF2是一种共价键与离子键共存的化合物. 为了更进一步的研究PbF2的光学性质, 本文还计算了PbF2的介电性质、吸收系数、复折射率、能量损失谱以及反射率. 结果表明: PbF2的主要吸收光区位于紫外光区, PbF2是一种优良的紫外光学材料.     

氮化钒热力学性质的第一性原理计算

通过投影扩大波方法预测了氮化钒的热力学性质,计算的晶格常数和前人理论实验结果相吻合.通过准谐德拜模型获得了高温高压下相对体积、体弹模量、热力学常数和热熔的变化情况.结果表明,低温低压下,热力学常数随温度迅速增加,在较高的温度和压力下,增长趋于平缓;低温时,热熔与温度的三次方成正比,并且高温时接近于杜隆普蒂常数.     

TiB2热力学性质的第一性原理研究

利用第一性原理方法并结合准德拜模型计算了六方结构TiB2在高温高压下的热力学性质,包括常压下晶格常数、体弹模量B0、热容Cp和熵S随温度的变化以及不同压强下热容Cp、熵S、体膨胀系数α、德拜温度Θ和热容Cv与温度的关系.常压下计算的热容Cp和熵S随温度的变化与实验数据符合很好.     

ReB2电子结构性质的第一性原理计算

利用全势线性缀加平面波方法计算ReB2的体模量、价电荷态密度、电子能带结构和电子态密度.计算发现当取B’0=4时,局域密度近似（LDA）考虑自旋轨道耦合（SOC）得到的体模量为360 GPa,与实验值吻合的很好.电子能带结构表明ReB2具有特殊的金属特性,LDA＋ SOC计算结果发现几乎所有能带沿L-H-A方向发生分裂.价电荷态密度和电子态密度结果表明Re-d和B-p态之间存在强的杂化,形成Re-B共价键,这类共价键是ReB2具有高硬度的主要原因.     

C3N4的高压电学特性

利用在金刚石对顶砧(DAC)上的集成微电路技术, 高压原位测量类石墨相C₃N₄的电阻. 实验结果表明, 在293 K, 5 GPa和11 GPa的压力点, 电阻明显下降, 与理论计算的结构相变压力点一致; 在77 K, 5 GPa压力点的电阻基本不变; 11 GPa压力点的电阻变化更明显. 在21 GPa压力点附近, C₃N₄的电阻发生突变, 表明此时存在一个未知的相变.      

SmCoO3钙钛矿氧化物的高压高温合成及其物性

采用高压高温方法合成钙钛矿型SmCoO₃氧化物, 利用XRD,Raman,电导率和热膨胀测试对样品的结构及性能进行表征. 实验结果表明, 在2.75~4.20 GPa, 1 061 ℃附近, Co₂O₃和 Sm₂O₃发生固相反应形成SmCoO₃, 但反应不完全. 单相SmCoO₃较好的合成条件为3.90 GPa和1 061 ℃左右. 室温Raman谱观察到单相样品中只有SmCoO₃正交相的特征峰. SmCoO₃样品在327 ℃以下为绝缘体, 在327 ℃以上电导率随温度升高而增加. 热膨胀系数在100~800 ℃呈线性变化.      

Nb_2O_5/CdS纳米粒子的制备及其光催化性能研究

通过简单的沉淀法合成了Nb2O5/Cd S纳米粒子,利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征,采用制备的Nb2O5/Cd S纳米粒子在可见光照射下对罗丹明B进行了降解实验.结果表明:负载在Nb2O5表面上的Cd S粒径大小较均一,约为35 nm,在可见光照射下,Cd S质量比为20%的Nb2O5/Cd S纳米粒子光催化活性最佳,可见光照射下3 h对罗丹明B降解率为98%,经过3次循环利用,发现其具有良好的光催化稳定性.     

四方ZrO_2弹性常数、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了四方ZrO2的弹性常数、电子结构和光学性质.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值相符;计算结果表明四方ZrO2的晶体结构是稳定的,四方ZrO2属于间接带隙氧化物,禁带宽度为4.06 eV.经带隙校正后,计算得到四方ZrO2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、损失函数和光电导谱;计算得到其静态介电常数在(100)和(001)方向上分别为4.83和4.30;折射率分别为2.20和2.07;计算结果表明了四方ZrO2在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,这为四方ZrO2的应用提供了理论依据.     

碳掺杂pg-C3N4的制备及其光催化性能研究

为了提高单一半导体材料的光催化活性,采用水热法制备高比表面积的多孔石墨相氮化碳(pg-C₃N₄),通过碳掺杂和金纳米粒子(AuNPs)负载对pg-C₃N₄进行改性得到Au/pg-C@C₃N₄复合纳米材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,碳元素的引入并未破坏pg-C₃N₄原有的片层结构,但明显提高了pg-C₃N₄的比表面积（高达158.2 m²/g）;AuNPs引入基体后,AuNPs的等离子共振效应可显著提高基体对可见光的吸收和光生电子-空穴的分离效率;当AuNPs含量为0.5%（质量分数）时,复合纳米材料具有最佳的光催化性能（表观反应速率常数k=0.078 4 s^-1）。因此,通过碳掺杂和纳米Au负载改性pg-C₃N₄可制备高活性复合光催化剂,为今后进一步提高氮化碳基催化剂的催化活性提供了理论基础。     

Nb5N6 thin film on silicon and silicon oxide: A good material for terahertz detection

Voltage responsivity of bolometer will benefit from high temperature coefficient of resistance （TCR） of the material. The Nb5N6 thin solid films we proposed in this paper have high TCR, compared with the commonly-used materials such as Nb and Bi. The films were sputtered on Si（100）, SiO2/Si（100）, SiO2 substrates by using radio frequency （rt） magnetron sputtering. The deposition conditions have been optimized to get high TCR. The highest TCR is over 0.91% K^-1 at 300 K and up to 4.5% K^-1 -7% K^-1 at 78 K, which is good enough to be used in terahertz detection and thermometer fabrication in the range from 78 K to 300 K.     

ZrO2 and ZrO2 -Y2 O3 coatings deposited by double pulsed plasma arc

A novel surface technique has been developed to produce ZrO₂ and ZrO₂-Y₂O₃ coatings on the surface of alloys by using double pulsed plasma arc to react with a solution film containing nano-oxide particles. These coatings exhibit smooth surface and excellent adhesion with substrate. The morphologies of the ceramic coatings and phases were analyzed. It was shown that the oxidation resistance of 18-8 stainless steel was markedly improved by applying ZrO₂ and ZrO₂-Y₂O₃ coatings.     

Au/g-C3N4复合微粒的制备及光催化还原对硝基苯酚

为了解决光生电子-空穴因分离难而对g-C_3N_4光催化活性造成影响的问题,采用原位法制备了Au/g-C_3N_4复合微粒,利用TEM,SEM,XRD,XPS和FTIR等测试方法对复合微粒的形貌、微观结构和组成进行表征,通过UV-vis DRS,PL和EIS等方法分析了复合微粒的光电性能,并以对硝基苯酚还原反应为模型,考察了Au/g-C_3N_4复合微粒的可见光催化性能。结果表明:g-C_3N_4为片层堆积结构的六方相晶体,片层间的纳米金为面心立方晶型;纳米金的引入显著提高了g-C_3N_4基体对可见光的吸收及其光生电子-空穴对的分离效率;当金含量为0.5%(质量分数)、氯金酸钠与柠檬酸钠物质的量比为1∶3时,光催化剂的活性最高。所制备的复合催化剂可见光响应性强,催化活性较纯g-C_3N_4明显提高,为合成g-C_3N_4基高效光催化剂提供了理论依据。     

SmCoO3 的固相合成及性质

以Sm₂O₃和Co₂O₃为原料,使用高温固相反应法合成SmCoO₃正交钙钛矿化合物,采用X射线衍射、Raman谱、热膨胀仪和高温电导等测试技术对样品进行了结构和性能研究.结构分析表明,Sm₂O₃与Co₂O₃在1353K附近可以进行固态反应,形成单相性很好的SmCoO₃正交钙钛矿相.高温电导测量显示单相SmCoO₃随温度升高由绝缘体向半导体转变,Arrhenius图表明绝缘体—半导体转变点在470K附近.单相SmCoO3的热膨胀系数在873K以上为2.17×10^-5K^-1,和掺杂LaGaO₃相近,但明显大于SDC（Ce_0.85Sm_0.15O₂）的热膨胀系数.