Li-N, Li-2N共掺p型ZnO的第一性原理研究

利用密度泛函理论, 计算了本征ZnO, Li-N共掺杂ZnO及Li-2N共掺杂ZnO的电子结构. 计算结果表明, Li-N及Li-2N共掺杂ZnO体系的Fermi能级均不同程度地进入价带顶, 并在Fermi能级附近形成浅的受主能级, 这说明, Li, N原子共掺杂可获得稳定的p型ZnO;与Li-N掺杂ZnO体系相比, Li-2N掺杂ZnO体系进一步提高了体系的载流子浓度, 更有利于获得p型ZnO.     

Codoping of Potassium and Bromine in Carbon Nanotubes： A Density Functional Theory Study

We investigate the co-doping of potassium and bromine in single-walled carbon nanotubes （SWCNTs） and doublewalled carbon nanotubes （DWCNTs） based on density functional theory. In the co-doped （6,0） SWCNTs, the 4s electron of potassium is transferred to nanotube and Br, leading to the n-type feature of SWCNTs. When potassium is intercalated into inner tube and bromine is put on outer tube, the positive and negative charges reside on the outer and inner tubes of the （7,0）@（16,0） DWCNT, respectively. It is expected that DWCNTs would be an ideal candidate for p-n junction and diode applications.     

Density Functional Theory Study of Mn+1AXn Phases: A Review

M_n+1AX_n phases (MAX phases for short with M: transition metal, A: A group elements, X: C or N, and n = 1–3) have attracted considerable attention due to the unique combination of the ceramic- and metal-like properties. The density functional theory (DFT) has emerged as a powerful theoretical approach that complements experimental testing and serves as a predictive tool in the identification and characterization of MAX phases. After the beginning with a brief introduction of the MAX phase and DFT, we review the DFT study on this class of materials, including crystal structure, electronic structure, point defects, lattice dynamics, and related properties, phase stability, compressibility, and elastic properties. Comparison between the theoretical values and available experimental ones shows that they are in decent agreement for most part, especially in the lattice constants, elastic properties, and compressibility. This article is concluded with an outlook of future research on DFT study of MAX phases, major challenges to be met and possible solutions in some cases.     

等价阴-阳离子共掺杂调节ZnO的能带结构及其光催化活性

采用等价阴-阳离子共掺的方法调节ZnO的能带结构,提高其光催化分解水制氢的效率。计算结果表明：等价阴-阳离子共掺不仅减小了ZnO的带隙,使其在可见光区域的光吸收增强,而且能有效抑制电子-空穴的复合,提高载流子迁移率。（Cd+Te）共掺杂的ZnO是较理想的水分解的光催化剂,因为它具有合适的带隙、较少的电子-空穴复合中心、增强的可见光区域的光吸收和与水氧化还原势相匹配的带边位置。等价阴-阳离子共掺的方法也可运用到其它宽带隙的半导体中以提高光催化活性。     

2-吡啶甲醇红外光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(density functional theory,DFT) 在B3LYP/6-311G(d,p)水平上对2-吡啶甲醇分子进行了结构优化和频率计算,得到了该分子的稳定构型和全部振动模式。通过与吡啶分子的结构参数以及相关文献数据的对比,发现理论值与实验值相吻合。理论计算和实验测得的红外光谱数据的比较分析表明,理论计算与实验测量结果符合得较好, 并对2-吡啶甲醇分子的振动模式进行了归属。     

p型导电掺In的SnO2薄膜的制备及表征

采用溶胶-凝胶提拉法成功地制备了p型导电掺In的SnO2薄膜.x射线衍射测试结果表明，掺In的SnO2薄膜保持SnO2的金红石结构.吸收谱测试结果表明，掺In的SnO2禁带宽度为3.8eV.霍尔测量结果表明，空穴浓度与热处理温度有很大的关系，525℃为最佳热处 理的温度.铟锡原子比在0.05—0.20范围内，空穴的浓度与In的含量有直接的关系，并随In含量的增加而增加. 关键词： SnO2 溶胶-凝胶法 p型导电     

p型导电掺In的SnO_2薄膜的制备及表征

采用溶胶 凝胶提拉法成功地制备了p型导电掺In的SnO2 薄膜 .x射线衍射测试结果表明 ,掺In的SnO2 薄膜保持SnO2 的金红石结构 .吸收谱测试结果表明 ,掺In的SnO2 禁带宽度为 3 8eV .霍尔测量结果表明 ,空穴浓度与热处理温度有很大的关系 ,5 2 5℃为最佳热处理的温度 .铟锡原子比在 0 0 5— 0 2 0范围内 ,空穴的浓度与In的含量有直接的关系 ,并随In含量的增加而增加     

2-巯基-5-甲基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d, p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的.结合VEDA4软件对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认.此外,分析并讨论了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)前线轨道,HOMO和LUMO轨道能级差为4.51 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势.采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的激发态进行了计算分析,计算结果表明乙醇溶剂中2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)理论计算的吸收波长为226 nm, 288 nm.对研究2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的性质,提供了理论...     

2-巯基-5-硝基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)（C,H,N,S）水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的结构,优化结果表明,2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,有一定程度的蓝移,800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,发生了一定的红移。对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合,相关系数r=0.998,标准偏差14.98。实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）前线轨道及HOMO,LUMO轨道的组成,HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%,LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%,19.97%和19.36%。采用含时密度泛函理论（time dependent density functional theory,TDDFT）对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的激发态进行了计算分析,计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）理论计算的吸收波长为213,281和437 nm;实验获得的吸收波长223,272和353 nm。对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础。     

N,Co共掺杂锐钛矿相YiO2光催化剂的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势方法研究了N,Co共掺杂锐钛矿相TiO2的微观结构和光学性质.结果表明:N,Co共掺杂后TiO2晶格中产生的偶极矩使光生电子-空穴对更有效地分离;在TiO2导带和价带之间形成了新的杂质能级,一方面使吸收带边红移到可见光区,光吸收性能明显增强,另一方面有利于光生电子-空穴对的分离,提高TiO2的光量子效率;与纯TiO2相比,N,Co共掺杂锐钛矿相TiO2带边的氧化还原势只有微小的变化,共掺杂后TiO2的强氧化还原能力得以保持.     

杀草强分子的拉曼光谱的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP杂化泛函,6-31++g(d,p)(C,H,N)和LanL2DZ(Ag)基组下对杀草强分子及其Ag复合物的结构进行了优化;通过频率计算,获得了杀草强分子及其Ag复合物的拉曼光谱,并利用势能函数分布(PED)对拉曼光谱进行了指认,结合SERS光谱推测了杀草强和增强基底之间的吸附方式;采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory,TDDFT)对杀草强分子和杀草强分子-Ag复合物进行了激发态的分析计算。     

铝中氦原子行为的密度泛函研究

用密度泛函理论计算了大量He原子存在时He在金属铝中不同位置的能量,并在理论上预测了铝中的氦原子行为.结果表明,铝晶胞内He原子择优占位区是空位,而在整个晶体范围,最有利于容纳He原子的区域是晶界,其次是空位和位错.在fcc-铝的两种间隙位中,He原子优先充填四面体间隙位.间隙He原子的迁移能很小,易于通过迁移在晶内聚集,或被空位、晶界、位错等缺陷束缚.     

铝中氦原子行为的密度泛函研究

用密度泛函理论计算了大量He原子存在时He在金属铝中不同位置的能量,并在理论上预测了铝中的氦原子行为。结果表明,铝晶胞内He原子择优占位区是空位,而在整个晶体范围,最有利于容纳He原子的区域是晶界,其次是空位和位错。在fcc-铝的两种间隙位中,He原子优先充填四面体间隙位。间隙He原子的迁移能很小,易于通过迁移在晶内聚集,或被空位、晶界、位错等缺陷束缚。     

水分子辅助的一碳单元转移机理的密度泛函研究

为验证甘氨酰胺转甲酰基酶 (Glycinamideribonucleotidetransformylase ,GARTfase)催化的一碳单元转移反应是嘌呤“从头合成”过程中一个关键步骤的实验推测 ,用B3LYP方法 ,在 6 31G 基组水平上研究了GARTfase催化反应中水分子辅助的一碳单元转移机理 .该反应一共有两条可能的反应通道 :协同的 (patha)和分步的(pathb) ,计算表明 ,后者具有较低势垒 ,更占优势 .计算结果较好地证实了实验假设 ,并进一步表明 :水分子的参与能够缓解体系的张力 ,更有利于一碳单元转移反应的进行 .     

硫代巴比妥酸多晶型的太赫兹光谱和DFT理论分析

硫代巴比妥酸是目前多晶型种类较丰富的一类固体药物。利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对硫代巴比妥酸晶型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和水合晶型进行表征分析,得到明显不同的太赫兹光谱,表明THz光谱技术可以有效鉴别硫代巴比妥酸不同类多晶型。硫代巴比妥酸晶型Ⅳ为异构多晶型,它在0.65 THz处的宽峰以及1.02,1.41 THz处的吸收峰明显区别于晶型Ⅰ和Ⅱ简单的物理混合。运用密度泛函理论(DFT)对硫代巴比妥酸晶型Ⅳ的两种可能结构进行了分子结构优化和光谱模拟,模拟结果显示其中的结构a在0.41/0.47,0.89和1.35 THz处具有吸收峰,与实验结果较吻合。由此推断晶型Ⅳ由硫代巴比妥酸异构体A的硫酮键中的S7和异构体B酰胺中的H23构成第一处氢键,异构体B硫酮键中的S20和异构体A酰胺中的H13形成第二处氢键。本文还结合理论模拟结果对硫代巴比妥酸晶型Ⅳ的振动模式进行归属。     

Mg,Al掺杂对LiCoO2体系电子结构影响的第一原理研究

为了研究Mg ,Al掺杂对锂二次电池正极材料LiCoO2 体系的电子结构的影响 ,进而揭示Mg掺杂的LiCoO2 具有高电导率的机理 ,对Li(Co ,Al)O2 和Li(Co,Mg)O2 进行了基于密度泛函理论的第一原理研究 .通过对能带及态密度的分析 ,发现在Mg掺杂后价带出现电子态空穴 ,提高了电导 ,并且通过歧化效应 (disproportionation)改变了Co 3d电子在各能级的分布 ,而Al掺杂则没有这些作用 .O2 - 的离子性在掺杂后明显增强 .     

Adsorption of H2O, OH, and O on CuCl(111) Surface: A Density Functional Theory Study

运用广义梯度密度泛函理论(GGA)的PW91方法结合周期平板模型研究了H2O在CuCl (111)表面上的吸附及分解. 通过构型优化参数的计算和比较发现：对于O和OH,三重穴位吸附较为稳定,吸附能分别为309.5和416.5 kJ/mol;水分子与预吸附氧的表面作用时分解成为OH,并放热180.1 kJ/mol. 同时对于吸附前后的吸附O与表面Cu的伸缩振动频率、态密度以及吸附质与底物的电荷转移情况进行了计算和分析,并给出了可能的分解反应机理.     

掺杂碱金属与碱土金属的CuO-CeO_2催化剂的漫反射红外光谱分析

CuO-CeO2系列催化剂是高效的CO选择性氧化反应的催化剂,通过原位漫反射红外光谱对掺杂碱金属和碱土金属氧化物的CuO-CeO2催化剂表面的吸附物种进行了研究。结果表明CuO-CeO2系列催化剂上,2 106 cm-1处出现CO的红外吸附峰。在反应气氛中,此峰的强度随着温度先升高后降低,说明Cu+是CO主要的活性吸附中心。低温下催化剂表面吸附的CO主要以可逆形式脱附出来,而高温下CO则以不可逆的形式脱附出来。催化剂表面在3 660 cm-1处出现尖锐的红外峰,归属于CeO2经还原产生的Ce-(OH)2偕式基团。在1 568,2 838和2 948 cm-1附近处出现甲酸根的红外谱峰,以及1 257和1 633 cm-1处出现碳酸根物种的红外峰。甲酸根物种是气相的CO与表面的羟基反应生成的产物,该物种的C—H键断裂生成碳酸根物种,这两物种均会降低催化剂的高温活性。Cu1Li1Ce9Oδ催化剂出现较强的CO2和甲酸根的红外峰,温度高于180℃时,该催化剂上还能看到微弱的CO红外峰,说明锂离子的给电子性质有利于提高Cu1Li1Ce9Oδ催化剂上CO的不可逆脱附,抑制氢的活化吸附,同时促进了甲酸根物种的生成。低温下Cu1Mg1Ce9Oδ和Cu1Ba1Ce9Oδ催化剂上CO的吸附量较多,但主要以可逆脱附形式脱附出来,对CO选择性氧化没有贡献。     

铁原子与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算研究铁原子与NO反应的相关微观反应机理.全参数优化了四重态和六重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线,并讨论了势能面的交叉情况.结果表明,该反应为典型的两态反应,反应通道一中出现了一个势能交叉点,反应通道二中出现了两个势能交叉点,反应通道三中出现了三个势能交叉点.势能面上的交叉点能够有效降低反应的活化能,增加反应放热,这在动力学和热力学上都是有利的.     

铁原子与NO反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）计算研究铁原子与NO反应的相关微观反应机理。全参数优化了四重态和六重态反应势能面上各驻点的几何结构,用频率分析方法和内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证,得到了该反应的反应势能面曲线,并讨论了势能面的交叉情况。结果表明,该反应为典型的两态反应,反应通道一中出现了一个势能交叉点,反应通道二中出现了两个势能交叉点,反应通道三中出现了三个势能交叉点。势能面上的交叉点能够有效降低反应的活化能,增加反应放热,这在动力学和热力学上都是有利的。