铝原子链电子输运性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,对5个Al原子构成的链耦合在Au(100)之间所形成的三明治 结构的纳米结点的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果得到在两极距离为2.212nm 时,几何结构最稳定, 此时平衡电导为0.596G0(G0=2e2/h),电子主要通过Al链的p电子轨道进行传输;在-1.0~1.0V 的电压范围 内,随着正负偏压的增大,电导先减小后增大,成对称变化,而I-V曲线表现出非线性特征.     

单层Al2O3膜在SiO2表面的第一性原理计算研究

通过建立的匹配生长超晶胞模型,研究了Al2O3/SiO2纳米异质薄膜的结构特点和电子结构.通过第一性原理计算,并与单一相的Al2O3薄膜表面进行了对比,讨论了相关的结构变化.通过分析原子位置、键长和键角的改变,研究了这种Al2O3单层膜的电子结构和化学成键.     

Si（001）-2×1重构表面吸附锂原子的第一性原理研究

采用六层硅原子超原胞模型,基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）用广义梯度近似（GGA）和有效核势数值基函数组,模拟了锂原子在S i（001）-2×1重构表面上的吸附.模拟中采用三种不同的初始构型,优化计算结果都显示在吸附锂原子后,S i（001）-2×1重构表面的二聚物基本消失,锂原子在新表面的四个硅原子形成的空位上方时体系能量最低.同时还分析了二聚物中两个硅原子的＂亲电子＂性以及费米面附近态密度的变化.     

Li原子修饰缺陷蓝磷单层储氢性能的第一性原理研究

本文基于第一性原理计算,系统地研究了碱金属Li原子修饰缺陷蓝磷单层体系的储氢性能. 研究结果表明,双空位缺陷DV2的引入可以有效增强Li原子与蓝磷单层间的相互作用,能够有效阻止单层表面Li团簇的形成. 单个Li原子可以稳定吸附3个H2分子,H2分子平均吸附能为0.248 eV/H2. 电子结构分析表明,H2分子主要通过极化机制和轨道杂化作用吸附在Li修饰的缺陷蓝磷单层体系上. 此外,本文还研究了温度和压强对Li/DV2体系储氢性能的影响. 结果表明,在室温和低压条件下,H2分子可以稳定吸附在Li/DV2体系表面,从而实现室温条件下的可逆储氢.     

团簇Fe3 Ni3电子性质

为探究团簇Fe3 Ni3优化构型的电子性质,使用密度泛函理论中的B3LYP/Lanl2dz(Level)对设计出的初始构型进行全参数优化计算,排除含虚频和能量较高的相同构型后,最终得到9种稳定的优化构型.从各优化构型的电荷量、原子内轨道布居数、原子及原子间的自旋布居数、原子自旋密度分析发现:团簇Fe3 Ni3内部Fe原...     

聚合物材料PPV及PPyV光电性质的第一性原理研究

运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),研究了聚对苯乙烯(poly-paraphenylene vinylene,PPV)材料的结构、电学性质以及光学性质。分析其电子态分布与结构的关系,给出了聚合物PPV掺杂前后体系的态密度及能带结构。在标准条件下,PPV单胞内的原子均在同一平面上,其结构常数如键长和键角与实验及理论值符合较好。将PPV的一个C原子用N原子替代,即聚乙烯吡啶(PPyV),计算发现,其能带图与PPV材料相比有细微差别,相对于PPV,吸收谱的波形基本相同,而吸收峰明显发生蓝移。通过比较可知,研究所得结果与现有文献相符。     

CdMoO4光催化材料的电子结构和光学性质的第一性原理计算

利用第一性原理密度泛函理论计算了 CdMoO4的结构特征、化学键特征、能带结构、电子态密度、电子轨道、介电常数、复折射率、光吸收光谱、价带和导带边位置.结果表明,CdMoO4晶胞基本结构单元CdO8十二面体发生扭曲,导致CdMoO4晶格畸变和内极化电场产生,这非常有利于光生载流子的分离.Mo与O原子之间主要以共价键形式...     

氯化银在活性炭载体上的单层分散行为

利用自发单层分散的原理制备负载氯化银的活性炭（AC）,讨论氯化银在活性炭载体上的分散情况,并且采用密度泛函理论（DFT）B3LYP的方法,研究了活性炭表面AgCl活性组分的单层分散行为.结果表明：在低AgCl负载量时,AgCl可在活性炭载体表面达到单层分散,XRD测得其单层分散阈值为每克活性炭0.144 g AgCl.静态定容法测得当AgCl的负载量为每克AC0.133 gAgCl时,样品的CO的吸附容量最大.AgCl主要以银端垂直附着在活性炭表面的顶位和桥位上,作用能在46.26～47.64 kJ/mol之间.在此基础上,用不同的原子簇模型模拟计算得到其单层分散阈值为每克活性炭0.148 gAgCl,与XRD测得的结果一致.结合X衍射相定量法和密度泛函理论,同样可研究其他相似的活性组分在活性炭载体上的单层分散情况,为高效吸附剂和催化剂的研究制备提供方法的指导.     

含氧空位立方HfO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO₂的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO₂的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO₂的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

镍修饰二氧化钛（100）表面的电子结构

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算了锐钛矿（100）表面及镍修饰的电子结构.首先对（100）清洁表面及镍修饰表面模型进行结构优化,然后计算了电子结构及吸附能.分析结果表明：表面原子有较明显的驰豫和键型变异;表面的电子结构与体相基本相同,没有出现表面态;（100）表面价带主要由O2p、Ti3d组成,导带主要由Ti3d组成.镍与表面氧原子之间存在较强的化学吸附;镍修饰后,形成了Schottky能垒,在禁带中出现了杂质能级.     

内掺金属富勒烯Ti2@C80几何结构和电子结构计算研究

采用密度泛函理论方法对内掺金属富勒烯Ti2@C80的几何结构和电子结构进行了计算研究.分别在,Ih_C80笼内8个不同位置和D5h_C80笼内5个不同位置掺入2个Ti原子,形成Ti2@C80的初始结构.几何结构优化表明:对于Ih_Ti2@C802个Ti原子处于C2轴上是最稳定的;对于D5h_Ti2@C80,2个Ti原子处于距C2轴0.042 8 nm的一条轴上是最稳定的.局部态密度显示:掺杂之后Ti原子的磁性淬灭.密立根电荷分析表明:2个Ti原子的化合价小于 2价,与电子能耗谱实验相一致.     

CO_2与Ni_5Ga_3(010)表面相互作用的理论研究

采用密度泛函理论,在Slab模型下,研究了CO_2在Ni_5Ga_3合金(010)面上的吸附确定了CO_2在Ni_5Ga_3(010)面上的吸附位点、吸附构型和吸附能,并对吸附成因进行了仔细分析.计算结果表明,CO_2在富Ni面上的吸附较贫Ni面上稳定,η~2-CO*结构是CO_2的优势吸附构型.电子结构分析结果显示,CO_2的4σ_g,3σ_u,1π_g,2π_u轨道与表面Ni原子d_(xz)和d_z~2轨道之间的相互作用是CO_2能够稳定吸附于表面的主要因素.     

Ni82B18和Ni64B36非晶态合金电子性质DFT研究

根据Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的原子簇构成、结构的短程有序、Ni和B之间是较强的化学作用和结构中存在B-B直接相连的实验事实,选择了Ni4B2,Ni4B3和Ni6B2原子簇模型,用DFT方法对其进行高水平的量子化学计算.结果表明,模型体系中B原子供给Ni原子电子,与Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的实验结果一致,说明Ni4B2,Ni4B3和Ni6B2原子簇模型能够反映Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的结构特点.     

钨酸钡电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,优化了晶胞的几何结构,计算了白钨矿结构的BaWO4基态的能带结构和电子结构;研究发现:BaWO4为直接带隙结构,带隙宽带为4.5 eV,费米面处的价带主要由W5p和O2p态上电子构成,导带主要是W5d和O2p;根据晶体场理论和分子轨道理论分析了钨酸钡晶体的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能较好吻合。关键词:     

Nbn(n=2-15)小团簇的第一性原理研究

【目的】研究纳米尺寸Nbn小团簇的结构演变过程,为进一步讨论Nbn小团簇的催化氧化性质提供参考。【方法】采用基于密度泛函理论(包括PW91和BLYP函数)的第一性原理计算方法对Nbn(n=2-15)小团簇的几何结构进行优化计算。【结果】随着原子数n的增加,Nbn(n=2-15)小团簇的结构及其特性具有明显的变化,平均每原子结合能(Binding Energy)随着原子数的增加呈递减趋势。【结论】Nbn(n=2-15)小团簇随尺寸变化具有明显的奇偶震荡性,n为偶数时比n为奇数时的结构稳定,其中Nb4、Nb6、Nb8、Nb10、Nb12小团簇结构较为稳定。     

甲醇在石墨烯负载Pt团簇表面吸附性能的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论计算分析了石墨烯的几种形式的缺陷及铂团簇与其结合的稳定构型,并使用该构型分析甲醇在铂上的吸附,与完美石墨烯表面吸附铂和甲醇的情况进行对比.结果表明:铂团簇在缺陷石墨烯表面的吸附强于在完美石墨烯表面的吸附,亦即缺陷石墨烯表面有一定的固定铂团簇的作用.石墨烯缺陷可以提高催化剂铂团簇的稳定性,防止烧结.此外,甲醇在缺陷石墨烯表面的吸附能力低于其在完美石墨烯表面的吸附能力,因其负载的铂与石墨烯表面的碳有较强的结合.     

稀土金属La吸附掺杂BN纳米管储氢性能的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土金属La吸附掺杂对单壁BN纳米管储氢性能的影响.通过分析计算结果得到,稀土金属La可以稳定吸附到BN纳米管上,每个La原子最多可以吸附六个氢气分子,系统的储氢量能达到4.50wt%,平均结合能为0.223eV.根据态密度图分析可知,由于La的5d、6s轨道与BN纳米管中B、N原子的2p轨道发生杂化,使得La原子与其周围的原子发生了电荷转移,带正电的La原子将会极化吸附在其周围的氢气分子,使得更多的氢气分子聚集在其周围.本文的研究对于实验上合成高性能的BN纳米管储氢材料具有一定的指导意义.     

甲醇在Pt-Co(111)/C表面吸附和分解的量子化学研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合的方法,对CH3OH分子在Pt-Co(111)/C表面top、fcc、hcp和bridge位的9种吸附模型进行了构型优化、能量计算,结果表明fcc-Pt2Co位是较有利的吸附位.Co掺杂后整个体系的态密度略向低能方向移动,费米能级的位置发生了右移导带增宽,表明掺杂后的Pt/C具有更强的氧化能力.考虑催化剂抗中毒性能时发现:CO在Pt-Co(111)/C表面的吸附能比相应各位置上甲醇的吸附能均要低,说明Pt-Co(111)/C确实具有较好的抗CO中毒化能力;甲醇在Pt-Co(111)/C表面的解离过程也发现:该催化剂使得甲醇催化氧化反应的进行比在气相中断裂H—O键所需要的能量降低了296.0 kJ/mol,说明在Pt-Co(111)/C面反应较容易发生,因此碳负载Pt-Co合金是催化氧化甲醇较好的催化剂.     

金属中电子结构的密度泛函方法与正电子湮没技术

以密度泛函理论为基础,利用简化的胶体模型,在局域密度近似下研究金属中的空位型缺陷的电子结构和以正电子寿命为表征的缺陷谱.结果表明,随着空位尺度的增加,正电子寿命亦增加并直到饱和值.