Au在Zr掺杂的CeO2(110)面吸附的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(projector augmented wave)雁势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一性原理方法,计算并分析了Au在CeO₂(110)和Zr掺杂的CeO₂(110) 面的吸附能,吸附结构和电子结构等特征.从而得出Zr掺杂对Au/CeO₂(110)吸附体系的影响.结果表明：Zr的掺杂增大了Au在CeO₂(110) 面的吸附能,并改变了最强吸附位置,且导致了吸附体系中衬底结 关键词： Au Zr掺杂 2')" href="#">CeO₂ 吸附     

Pd与CeO2(111)面的相互作用的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(projector augmented wave) 赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型，用第一性原理计算方法，计算并分析了Pd在CeO₂(111)面上不同覆盖度时的吸附能，价键结构和局域电子结构. 考虑了单层Pd和1/4单层Pd两种覆盖度吸附的情况. 结果表明：1)在单层吸附时，Pd的最佳吸附位置是O的顶位偏向Ce的桥位；在1/4单层吸附时，Pd最易在O的桥位偏向次层O的顶位吸附.2) 单层覆盖度吸附时，吸附原子Pd之间的作用较强；1/4单 关键词： 三元催化剂 Pd 2')" href="#">CeO₂ 吸附 密度泛函理论     

Cu在Zr掺杂CeO2(111)面吸附特性的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波方法和具有三维周期性边界条件的超晶胞结构模型,用第一原理计算方法,计算并分析了Cu在Zr掺杂的CeO2(111)面吸附所形成的Cu/ Ce0.75Zr0.25O2(111)界面体系的吸附能、吸附结构和电子结构。结果表明：（1）Cu在Ce0.75Zr0.25O2(111)面上次层O的顶位,且邻近Zr原子的吸附位置的吸附能最大,吸附最强;（2）Zr的掺杂增强了Cu与CeO2衬底的作用;（3）Cu的吸附,在CZ(111)面的O2p-Ce4f态之间引入了新的间隙态,这些间隙态主要来自于Cu3d与衬底O2p的杂化作用,这是Cu与CeO2/ZrO2有较强作用的主要原因;（4）吸附的Cu被Ce0.75Zr0.25O2氧化为Cuδ+,并伴随着表面Ce4+ → Ce3+的转化,该反应可以总结为：Cu/Ce4+→ Cu δ+/Ce3+。     

Cu在Zr掺杂CeO_2(111)表面吸附特性的第一性原理研究北大核心CSCD

采用第一原理计算方法,计算并分析了Cu在Zr掺杂的CeO2(111)表面吸附的吸附能及所形成的Cu/Ce0.75Zr0.25O2(111)界面体系的吸附结构和电子结构.结果表明:1)Cu在Ce0.75Zr0.25O2(111)表面上邻近Zr原子的次层O的顶位吸附最强;2)Zr的掺杂增强了Cu与CeO2衬底的作用;3)Cu的吸附在Ce0.75Zr0.25O2(111)表面的O2p-Ce4f态之间引入了新的间隙态,这些间隙态主要来自于Cu3d与衬底O2p的杂化作用,这是Cu与Ce0.75Zr0.25O2有较强作用的主要原因;4)吸附的Cu被Ce0.75Zr0.25O2氧化为Cuδ+,并伴随着表面Ce4+→Ce3+的转化,该反应可以总结为:Cu/Ce4+→Cuδ+/Ce3+.     

Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

应用第一性原理系统地研究了不同端面Si₂CN₄(010)模型的表面特性.通过3种可能表面模型解离能的比较,表明位于SiN层内的Si—NⅡ 键结合最强,而与碳二亚胺链状结构相连的Si—NⅠ 键结合最弱,因此易于形成以Si/NⅠ 键为端面的表面.文中还研究了弛豫前后表面的原子结构和电子特性,表面的NⅠ 原子容易形成新键,这是由于不饱和的NⅠ 原子在费米能级处有较高的态密度,电子结构不稳定,相反表面C原子状态较稳定,无明显的成键趋势. 关键词： 2CN₄')" href="#">Si₂CN₄ 表面 原子结构 电子结构     

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度(1,0.25 ML)下S在不同吸附位置的吸附特性.结果表明:S原子倾向于...     

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究*

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave) 赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由于S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度（1,0.25ML）下S在不同吸附位置的吸附特性. 结果表明：S原子倾向于吸附在高对称的fcc位与hcp位;由于S的负电性而使S/Cu吸附能随覆盖度的减小而增加, 与之相应,S-Cu键长随覆盖度的减小而缩短. DOS图、Bader电荷分析表明杂化主要发生在S的3p态和表面Cu原子的3d态之间,表层近邻的Cu原子向S转移的电子数随覆盖度增加而减小,这表明S与Cu(111)面有强的相互作用.     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO₂能带结构、晶格常数和态密度.计算结果表明,CuYO₂的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成.在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO₂的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3 eV时导带底由L点转变为T点,表明+U计算主要修正CuY₂导带从而能较好的改进理论带隙值.     

Pt/Ce4O8团簇催化活性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算程序包VASP（Vienna ab-initio Simulation Package）,采用投影缀加平面波（Projector augmented wave,PAW）方法和具有三维周期性边界条件的超原胞模型,对Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附特性进行了研究,结果表明Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附作用很强,其吸附能大于Pt在CeO₂晶体表面的吸附能.所得吸附构型可分为三类:单键类,双键类和多键类.对其中最稳定吸附构型的电子结构分析表明:Pt的吸附诱导出了间隙态.该态距离费米能级很近,使Pt/Ce₄O₈团簇活性很强.Pt与Ce₄O₈团簇发生了部分电荷转移,从而使其中的一个Ce⁴⁺还原为Ce³⁺.这些结果有助于理解在纳米尺度范围内Pt与CeO₂的协同作用.     

Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb掺杂对TiO₂/NiTi界面电子结构的影响.体系生成能的计算结果表明,4种TiO₂/NiTi界面结构中,NiTi中Ti原子和TiO₂中O原子相邻的界面,即Ti/O界面的生成能最大,结构最稳定.在Ti/O界面结构优化的基础上,态密度、电荷分布以及集居数的计算结果均表明：Nb原子取代界面上的Ti原子后,界面原子之间的结合力增强,且界面附近的基体和氧化层中原子之间的相互作用也增加,有利 关键词： NiTi金属间化合物 2/NiTi界面')" href="#">TiO₂/NiTi界面 电子结构 第一性原理计算     

插入二氧化铈薄膜提高MOD-YBa2Cu3O7-x厚膜超导性能的研究

YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)膜存在“厚度效应”: 随着厚度增加, YBCO薄膜的临界电流密度下降, 尤其是YBCO薄膜的厚度超过1 μm时, 它的临界电流密度急剧下降. 本文在YBCO薄膜之间引入极薄的二氧化铈(CeO₂)薄膜, 成功制备出结构为YBCO/YBCO/CeO₂/YBCO的超导厚膜. 所制备的厚度为2 μm的YBCO膜临界电流密度为1.36 MA/cm² (77 K, 自场), 其性能比相同厚度的纯YBCO膜有了较大幅度的提升. 研究表明CeO₂薄膜起到了传递织构、松弛应力的作用.     

Au在Zr掺杂的CeO2(110)面吸附的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(projector augmented wave)雁势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一性原理方法,计算并分析了Au在CeO2(110)和Zr掺杂的CeO2(110) 面的吸附能,吸附结构和电子结构等特征.从而得出Zr掺杂对Au/ CeO2(110)吸附体系的影响.结果表明:Zr的掺杂增大了Au在CeO2(110) 面的吸附能,并改变了最强吸附位置,且导致了吸附体系中衬底结构较大的变化;Zr的掺杂使吸附体系引入了更为复杂的间隙态,使得Zr掺杂的吸附体系有更好的催化活性;Zr的掺杂使吸附原子Au的氧化程度加强,由无掺杂吸附体系中Au得到电子变为Zr掺杂吸附体系中的Au失去电子.以上结果有助于人们更清楚地了解三元催化剂中Zr掺杂的影响以及贵金属Au与CeO2-ZrO2混合氧化物的协同作用机理.     

FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究

基于C₆₀受体和有机分子给体的太阳能电池是目前非常重要的一个研究热点, 利用同步辐射真空紫外光电子能谱(SRUPS) 技术研究了酞菁铁(FePc)与TiO₂(110)及C₆₀的界面电子结构, 以及FePc与C₆₀分子混合薄膜的电子结构. SRUPS价带谱显示, FePc沉积在化学计量比与还原态两种不同的TiO₂(110)表面时, FePc分子的HOMO能级均随FePc厚度的变化发生了移动, 而在化学计量比的TiO₂(110)表面位移较大, 同时发生界面能带弯曲, 说明存在从有机层向衬底的电子转移. 在FePc/C₆₀和C₆₀/FePc界面形成过程中, FePc与C₆₀分子的最高占据分子轨道(HOMO)位移大小基本相同. 由界面能级排列发现, 在FePc与C₆₀的混合薄膜中, FePc分子的HOMO与C₆₀分子的最高占据分子轨道能级差较大, 这有利于提高器件开路电压, 改善器件性能.     

First-principles study on the electronic structure and optical properties of T12Cd2（SO4）3 and Rb2Cd2（SO4）3

With the help of ab initio full-potential linearized augmented plane wave （FPLAPW） method, calculating the electronic structure and linear optical properties is carried out for XCd2（SO4）3 （X =Tl, Rb）. The results show that Tl2Cd2（SO4）3 （TlCdS） has a larger band gap than Rb2Cd2（SO4）3 （RbCdS） and the energy bands for RbCdS are more dispersive than those of TlCdS. From their partial densities of states （PDOS）, we have observed that the hybridization between S ionic 2p and O atomic 2p orbitals forms SO4 ionic groups. The remarkable difference between RbCdS and TlCdS is, however, the degree of hybridization between cation （Tl and Rb） and its surrounding oxygen atoms. In the view of quantum chemistry, the strong p-d hybridization indicates the existence of their cation ionic bonds （Cd-O, Rb-O, and Tl-O）. The calculations of TlCdS and RbCdS show their optical properties to be less anisotropic. Their anisotropies in the optical properties mainly occur in a low photon energy region of 5-16 eV.     

Pd与CeO2(111)面的相互作用的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(projector augmented wave) 赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一性原理计算方法,计算并分析了Pd在CeO2(111)面上不同覆盖度时的吸附能,价键结构和局域电子结构. 考虑了单层Pd和1/4单层Pd两种覆盖度吸附的情况. 结果表明:1)在单层吸附时,Pd的最佳吸附位置是O的顶位偏向Ce的桥位;在1/4单层吸附时,Pd最易在O的桥位偏向次层O的顶位吸附.2) 单层覆盖度吸附时,吸附原子Pd之间的作用较强;1/4单层覆盖度吸附时,同层吸附的Pd之间的几乎没有相互作用. 同时在低覆盖度吸附时,Pd和CeO2衬底的相互作用较高覆盖度时强.3) Pd的吸附只对其近邻的衬底原子结构有明显影响.4) Pd在CeO2衬底上吸附后,Pd和CeO2衬底的活性增强,并可能在Pd与CeO2界面处形成活性中心. 以上结果有助于人们对三元催化剂中Pd与CeO2的协同作用机理的理解.     

Spectroscopic studies of interfacial structures of CeO2-TiO2 mixed oxides

We have investigated the geometric and electronic structures of the cerium oxide (CeO₂)-titanium dioxide (TiO₂) mixed oxides with various Ce/TiO₂ weight ratios prepared by the sol-gel method in detail by means of X-ray diffraction (XRD), high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy excited by 325 and 514.5 nm lasers, and scanning electron microscope (SEM). Existence of cerium effectively inhibits the phase transition of TiO₂ from the anatase phase to the rutile phase. XRD peaks of TiO₂ anatase attenuate continuously with the increasing amount of CeO₂ in the mixed oxide, but the XRD peaks of cubic CeO₂ appear only after the weight ratio of Ce/TiO₂ reaches 0.50. The average crystalline sizes of TiO₂ anatase and cubic CeO₂ in CeO₂-TiO₂ mixed oxides are smaller than those in the corresponding individual TiO₂ anatase and cubic CeO₂. Raman spectroscopy excited by the 514.5 nm laser detects CeO₂ after the weight ratio of Ce/TiO₂ reaches 0.70 whereas Raman spectroscopy excited by the 325 nm laser detects CeO₂ after the weight ratio of Ce/TiO₂ reaches 0.90. XPS results demonstrate that Ti exists in the form of Ti⁴⁺ in the CeO₂-TiO₂ mixed oxide. Ce is completely in the form of Ce³⁺ in the mixed oxides with a 0.05 weight ratio of Ce/TiO₂. With the increasing weight ratio of Ce/TiO₂, Ce⁴⁺ dominates. On basis of these results, we proposed that CeO₂ initially nucleates at the defects (oxygen vacancies) within TiO₂ anatase, forming an interface bridged with oxygen between CeO₂ and TiO₂ anatase. At the interface, Ce species cannot substitute Ti⁴⁺ in the lattice of TiO₂ anatase whereas Ti⁴⁺ can substitute Ce⁴⁺ in the lattice of cubic CeO₂. The decreasing concentration of oxygen vacancies, the Ti-O-Ce interface, and the decreasing average crystalline size of TiO₂ anatase act to inhibit the phase transformation of TiO₂ anatase. With the increasing amounts of CeO₂, the CeO₂ clusters continuously grow and form cubic CeO₂ nanocrystals. Spectroscopic results strongly demonstrate that the surface region of CeO₂-TiO₂ mixed oxide is enriched with TiO₂.