碱金属低掺杂C60化合物中碱金属离子平衡位置的研究

以Na2RbC60为例,在分析了现有模型的局限性后,考虑C60分子的取向,重新构造了碱金属离子与C60之间相互作用模型,并由此研究了碱金属离子在C60晶体中的平衡位置,确定了八面体位置的离子偏离中心,四面体位置的离子保留在中心.结果更符合实验事实.同时指出,由于取向有序,晶体内位于不同坐标的八面体间隙离子与四面体间隙离子体现出明显的两类.     

体心立方金属中间隙杂质原子组态的弹性研究——Ⅰ.间隙杂质原子的位置及扩散激活能

将金属视为一各向同性的、无限大的、均匀的连续弹性介质,利用弹性偶极子的概念,计算了在体心立方金属Fe,W,Mo,Ta,Nb中,间隙杂质原子C,N,O,H在四面体及八面体位置上的位置能。计算结果表明,除了H在W,Mo,Ta,Nb中是占据四面体位置外,其余的情况都是占据八面体位置,并求得了判定间隙原子是处在四面体抑八面体位置的临界半径。后一部分计算了间隙原子在八面体位置间扩散的激活能。所得的结论都与前人的实验结果较好地接近。     

体心立方金属中间隙杂质原子组态的弹性研究 Ⅰ.间隙杂质原子的位置及扩散激活能

将金属视为一各向同性的、无限大的、均匀的连续弹性介质,利用弹性偶极子的概念,计算了在体心立方金属Fe,W,Mo,Ta,Nb中,间隙杂质原子C,N,O,H在四面体及八面体位置上的位置能。计算结果表明,除了H在W,Mo,Ta,Nb中是占据四面体位置外,其余的情况都是占据八面体位置,并求得了判定间隙原子是处在四面体抑八面体位置的临界半径。后一部分计算了间隙原子在八面体位置间扩散的激活能。所得的结论都与前人的实验结果较好地接近。     

NiAl和Cr材料中H原子间隙的第一性原理计算

通过第一性原理赝势平面波方法研究了氢原子在B2-NiAl和Cr合金中的占位以及对键合性质的影响. H在NiAl的富Al和富Ni八面体间隙杂质形成能分别为-2.365和-2.022eV,而在四面体间隙不稳定. H在Cr的八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为-2.344和-2.605eV. H在NiAl中的最稳定位置为富Al八面体间隙,而在Cr中的最稳定位置是四面体间隙. 可以预期H在B2-NiAl/Cr体系中主要占据Cr 的四面体间隙位置. 通过分析原子结构、电荷集居数、价电荷密度以及态密度,讨论了H对B2 关键词： NiAl/Cr双相合金 H原子 第一性原理     

He原子掺杂铝材料的第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了铝及铝晶胞间隙位置掺入He原子后体系的几何结构、电子结构、总体能量和电荷布居值.计算结果表明:随着氦在金属铝中逐渐形成,铝晶胞体系会发生晶格畸变,但总的趋势是He在铝体系的八面体位置的晶格畸变小于其在四面体位置的晶格畸变.He在铝晶胞八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为1.3367 eV和2.4411 eV.由此可知,He在铝晶胞中最稳定位置是八面体间隙位置.同时,文中还从原子尺度层面分析了He原子在铝晶胞中的占位及其键合性质,讨论 关键词： 铝材料 第一性原理 形成能     

二元碱金属硅酸盐精细结构和拉曼光谱的从头计算研究

应用量子化学从头计算方法研究了二元碱金属硅酸盐的精细结构,对典型的系列二元碱金属硅酸盐离子簇模型采用6-31G(d)基组和闭壳层Hartree-Fock(RHF)方法优化构型,并计算了二元碱金属硅酸盐的拉曼光谱,采用硅氧四面体应力指数这一精细结构参数分析和讨论了计算得到的非桥氧高频区对称伸缩振动频率和其拉曼光学活性,以及不同阳离子对该拉曼光学活性的影响。研究表明,二元碱金属硅酸盐非桥氧高频区对称伸缩振动频率与其精细结构密切相关,而且与Q₃相连的Q₄会对该Q₃的拉曼光学活性表现出增强作用。这说明二元碱金属硅酸盐的拉曼散射等性质主要依赖于其精细结构而非其初级结构单元-硅氧四面体。研究还表明,半径较大的阳离子有利于增强离子簇的拉曼光学活性,但对于小的离子簇,过多的电荷迁移反而会起到抑制作用。     

K3C60晶体中的电子屏蔽效应

用屏蔽的静电库仑相互作用势,引入各离子的屏蔽参数,并考虑离子间的短程相互作用,计算了K3C60晶体中各离子和原胞的结合能随屏蔽参数的变化.分析计算表明K3C60晶体中电子的屏蔽主要是指对钾离子势能的屏蔽,特别是对四面体空隙中的钾离子K+T,虽然屏蔽参数很小,但对晶体结构的稳定极为重要.     

柠檬酸溶胶凝胶法合成LiCoO2的晶体结构研究

用柠檬酸为络合剂,采用溶胶凝胶法按照Li ∶Co2 =1∶1合成锂钴氧化物。利用热分析TG-DSC、X射线衍射、红外光谱、共焦显微Raman光谱和透射电子显微技术分析了锂钴氧化物凝胶体晶化过程及在不同煅烧温度下合成的LiCoO2晶体结构的变化。结果表明:煅烧温度由400℃升高到700℃时,晶体颗粒尺寸增大,其尺寸大小约20~40 nm,但在800℃时有所减小。光谱分析和电子衍射结果表明,随着煅烧温度的升高,LiCoO2晶体结构由改性尖晶石结构转变为层状岩盐结构。在改性尖晶石结构中,二价钴离子占据氧四面体间隙,三价钴离子占据氧八面体间隙;层状结构中,只有三价钴离子占据氧八面体间隙。     

K3C60晶体中的电子屏蔽效应

用屏蔽的静电库仑相互作用势,引入各离子的屏蔽参数,并考虑离子间的短程相互作用,计算了K3C60晶体中各离子和原胞的结合能随屏蔽参数的变化.分析计算表明K3C60晶体中电子的屏蔽主要是指对钾离子势能的屏蔽,特别是对四面体空隙中的钾离子K+T,虽然屏蔽参数很小,但对晶体结构的稳定极为重要 关键词：     

铝阳极氧化过程中氢对氧迁移影响的理论研究

为了研究铝阳极氧化过程中离子在阳极反应中的行为,利用第一性原理研究了氢原子对氧原子在铝(111)表面的吸附迁移行为的影响及氧原子向铝晶体内部的渗透行为的影响.结果表明,由于“抽象”(abstract)效应,氢原子的存在大大降低了氧进入铝晶体的能垒.氢原子的引入也影响了氧原子在铝晶体中的扩散,这可以显著降低氧原子在四面体间隙位置之间迁移的活化能(从1.23eV到0.35eV).这些结论助于我们了解阳极氧化过程和离子迁移过程.     

H,O,N,He原子掺杂Al原子的第一性原理研究

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对Al中分别加入H,O,N和He原子后的晶体状态进行了研究.通过晶体结构和形成能分析比较了杂质原子占据不同位置的难易程度及对晶体稳定性的影响,并从态密度、电荷密度和电荷布居的角度,分析了其电子结构.结果表明:H、O和N原子占据金属Al的四面体间隙最稳定,而He原子主要占据金属Al的八面体间隙. O和N原子与Al原子具有强烈的共价作用,H原子与Al原子存在共价作用但相对较弱,而He原子与Al原子的相互作用以范德华力为主.进一步揭示了四种原子在金属Al中不同行为的电子机制.     

低温水系碱金属离子电池的研究进展

水系碱金属离子电池因具有高安全性、低成本和环境友好等优势而成为前沿研究的热点之一,在大规模储能领域具有良好的应用前景.然而,许多水系碱金属离子电池在低温条件下出现运行故障或展现出极低的放电比容量,严重限制了其在恶劣的严寒气候条件下的广泛应用.本综述首先梳理了近年来低温水系碱金属离子电池的研究进展.随后从电解液、电极和界面三个方面分别探讨了水系碱金属离子电池在低温下运行所面对的挑战和相应的失效机制,同时系统地介绍了提高电池低温性能的改性策略并加以评述,以期为水系碱金属离子电池低温性能的进一步提升及其实际应用提供参考并指明方向.     

在含有六价金属离子的一种新的石榴石相中的发光

最近叙述过一种新的石榴石相,即Y_3Li_3Te_2O_(12)。Li~ 离子占有四面体位置,而Te~(6 )离子占有八面体位置。这种组成提供了同时引入三价和六价发光金属离子的可能性。本文叙述了上述研究结果。     

氧化镓的同步辐射研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压，使用体积比为16∶3∶1的甲醇、乙醇和水混合液作为传压介质，通过原位高压同步辐射技术对氧化镓的高压行为进行了研究（0～42.5 GPa）。实验发现在室温下13.3 GPa压力附近，单斜结构的氧化镓发生了结构相变，变成三角结构。相变后镓离子由原来同时位于由氧离子围成的四面体和八面体的中心位置变成只位于八面体的中心位置。卸压后的X射线衍射谱表明，氧化镓又恢复为单斜结构，该相变为可逆相变。     

用离子重叠-压缩模型对碱金属氢化物晶体中的H-离子压缩规律的研究

 利用离子重叠-压缩模型以及晶体结合能的变分计算方法，计算了碱金属氢化物LiH、NaH和KH晶体中描述H^-离子状态的参数β及其相对离子半径随压力的变化规律。得到的结果表明，未加外压力时，晶体中的H^-离子相对其孤立状态就已明显被压缩，而且压缩变化规律几乎与具体的晶体结构无关。这两点结论物理上都是合理的，并间接被同时得到的物态方程及结构相变压力的理论值与实验结果符合得非常好这一事实所证实。     

快速C60离子团在固体中的库仑爆炸过程Ⅰ球壳层模型

研究了快速C60 离子团在固体中穿行时的库仑爆炸过程 .假定离子团中离子之间位置矢量的取向是随机的 ,并且采用球壳模型描述C60 离子团的结构 .借助于线性介电响应理论和等离子 极点近似介电函数 ,推导出C60 离子团自能的解析表达式 .通过数值求解描述离子团半径变化的运动方程 ,可以发现自能中的“尾效应”可以降低C60 离子团的库仑爆炸速度 ,甚至可以稳定C60 离子团的结构     

硅中Rh—B络合物性质的理论研究

用原子簇ＲｈＢＳｉ２５模拟含四面体间隙位Ｒｈ和替代位Ｂ构成的络合物的硅晶体，采用量子化学中Ｘα－ＳＷ分子轨道理论计算体系的电子结构，电荷分布分析表明，此体系不能用通常的离子模型来描述。     

锂锰尖晶石红外光谱的研究

本文对锂锰尖晶石的红外光谱进行了研究。由于锂锰尖晶石的晶体结构属于Fd3m空间群,锂离子占据四面体空隙(8a位置),锰离子占据八面体空隙(16d位置)。根据群论的知识,对锂锰尖晶石晶体中离子的振动方式与红外活性之间的内在关系进行了讨论。并列出了锂锰尖晶石的红外光谱实验数据。通过理论分析,我们推断:位于618.6和501.5cm~(-1)的红外吸收带分别来源于Mn(Ⅳ)-O和Mn(Ⅲ)-O键在晶体中的不对称伸缩振动(单元为Mn(Ⅳ)O_6和Mn(Ⅲ)O_6八面体),位于1124cm~(-1)的弱红外吸收带来源于Li-O键的不对称伸缩(单元为LiO_4四面体)。还有一些低于400cm~(-1)的可能吸收带在400～4000cm~(-1)范围内未能检测到。这一结论的可靠性通过锂锰尖晶石和掺杂的锂锰尖晶石的红外光谱实验数据得到证实。     

基于差分检测的球形碱金属气室导致线偏光转角的测量

对球形碱金属气室导致的线偏光振动方向转角进行了理论研究与差分检测实验测量。结果表明,当光束通过中心位置、入射面与振动方向相垂直或平行的位置时,气室对其偏振态没有影响,而其他位置均会产生一定偏转角,且偏转角随位置的不同而变化。对直径12mm、壁厚0.9mm的气室,偏离中心0.7 mm处产生的理论偏转角约为0.08°。在使用球形碱金属气室作为中心元件的仪器时,需要考虑其对线偏光转角的明显影响。     

C60晶体在有序相的分子取向结构

以C60 晶体中分子两种取向排列形成的双能级系统为基础 ,通过探讨C60 晶体在有序相的热力学性质 ,得到了 38o 和 98o 两种取向排列的分子在晶体中均匀分布的结构稳定性结论 .根据已报道的C60 晶体在有序相两端点温度 85K和 2 6 0K取向分布的实验结果 ,将较高的分子取向 (38o)能级的概率转化成分数值 1/ 6和 3/ 8,得到了有序相两种取向分子在两温度端点的分布规律 .当概率的分数值为 1/ 4和 1/ 3时 ,C60 晶体将具有较大的结构稳定性和较小的介电损耗及内耗值 ,对应的温度分别为 12 2 .6和 194 .3K .因而解释了介电实验结果出现异常的现象是由 38o 取向分子均匀分布的“规则 无规 规则”变化所造成的 .