Cu吸附ZnO(10(1)0)非极性表面的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算并分析了Cu在ZnO(10(1)0)表面的吸附.通过分析比较不同吸附位的吸附能,最稳定位的差分电荷密度和态密度,发现:1)Ot位的吸附最稳定,ZnBri位置处是亚稳态吸附;亚稳态的ZnBri位吸附极易受到微扰发生键断裂,使得该处吸附的Cu移到Ot或OBri位.与Olga Dulub的STM实验发现吻合很好.2)差分电荷密度图显示出Cu-O方向有明显的电荷转移,这是Cu与ZnO(10(1)0)面有较强作用的主要原因.3)Cu原子的Ot位吸附改变了ZnO(10(1)0)面的成键平衡,使得呈电中性的ZnO( 10(1)0)面出现活跃的金属态,这应该就是Cu/ZnO吸附体系具有很强催化活性的根本原因.     

Cu吸附ZnO(10ī0)非极性表面的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算并分析了Cu在ZnO(10ī0)表面的吸附.通过分析比较不同吸附位的吸附能,最稳定位的差分电荷密度和态密度,发现:1)Ot位的吸附最稳定,ZnBri位置处是亚稳态吸附;亚稳态的ZnBri位吸附极易受到微扰发生键断裂,使得该处吸附的Cu移到Ot或OBri位.与Olga Dulub的STM实验发现吻合很好.2)差分电荷密度图显示出Cu-O方向有明显的电荷转移,这是Cu与ZnO(10ī0)面有较强作用的主要原因.3)Cu原子的Ot位吸附改变了ZnO(10ī0)面的成键平衡,使得呈电中性的ZnO(10ī0)面出现活跃的金属态,这应该就是Cu/ZnO吸附体系具有很强催化活性的根本原因.     

ZnO(101-0)面结构的从头计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理超级原胞模型,计算了ZnO(101-0)非极性表面的结构.计算结果表明,顶层zn原子明显向体内弛豫0.0328nm,第2层zn原子的弛豫远离体材料0.0237 nm,使得它类似于表面原子.顶层O原子的弛豫仅为0.0146nm.导致表面Zn-0二聚体有强烈扭转.扭转角达9.2..计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合的很好.此外,还计算分析了ZnO的态密度.     

Sn对O原子在ZnO(0001)-Zn极性面上吸附影响的第一性原理研究

采用第一性原理系统地研究了Sn原子存在时对ZnO (0001)极性面再吸附原子的影响.计算了Sn、O(Zn)原子吸附在(0001)表面的总能以及在(0001)极性表面存在有Sn、O原子时候再次吸附O、Sn原子的总能.通过比较这几种吸附体系的总能,我们得到:(0001)表面在有Sn原子存在的情况下吸附的O原子比O原子直接在(0001)面上的吸附更加稳定;在Sn 原子存在情况下(0001)表面再次吸附原子后的稳定构型是(0001)-O-Sn而不是(0001)-Sn-O,这使得Sn原子恒存在于顶部,起到催化效果.     

Sn对O在ZnO(0001)面上吸附影响的第一原理研究

采用第一原理研究了Sn对O在ZnO(0001)极性面吸附的影响.计算表明,ZnO(0001)极性面上单层Sn覆盖层能提高O原子在此面上的吸附能.清洁ZnO(0001)表面上的Sn吸附层使得O吸附层更加活跃,总能计算可以看出O扩散构型比处于顶端的构型更加稳定,这很可能就是Sn充当ZnO纳米结构生长的催化剂的关键所在.与ZnO纳米结构生长过程中Sn球总是在生长出的纳米结构末端这一现象吻合很好.     

First-Principles Study of ZnO (10(1)0) non- polar Surface

The structure of the ZnO(10 0) non-polar surface is studied using first-principles slab calculations based on density functional theory(DFT). We find that the uppermost zinc atoms have a significant relaxation towards the bulk 0.328 ? ,and the Zn atoms in the second layer show a significant relaxation away from the bulk 0. 237 (A) ,allowing them to appear as surface atoms. For oxygen atoms a small relaxation 0. 146(A) is found. Which leading to a rotation angle 9. 2° of the Zn-O dimer on the surface. Results in excellent agreement with experiment have been obtained for the geometric and electric structures.     

ZnO(0001)Zn极性面上不同单体生长动力学特性

通过第一性原理和密度泛函方法,计算了在富锌和富氧条件下形成的Zn原子、ZnO分子、Zn3O1和Zn1O3团簇等不同单体在ZnO(0001)Zn极性面上典型的纤锌矿和闪锌矿结构沉积位的系统总能及其扩散势垒和相互作用能.结果表明,Zn1O3和Zn3O1团簇以及Zn原子单体易于获得纤锌矿结构的ZnO,而ZnO分子的稳定性较弱且易于沉积于闪锌矿位;富锌条件形成的Zn3O1团簇单体或Zn原子单体,有利于在较低温度下获得均匀结构的晶体;Zn3O1团簇单体则会形成具有一定孔洞的单一相晶体,而Zn1O3单体易形成致密的晶体;以Zn原子、Zn1O1和Zn1O3团簇为单体的沉积更易于聚集,而ZnO分子则不利于成核.     

纳米ZnO的表面改性研究

研究了纳米ZnO表面改性的影响因素，确定了最优改性剂和改性条件。通过正交实验以月桂酸钠为改性剂、用量为15％、pH值为6、改性时间为1．5h时，改性后的纳米ZnO的亲油化度达到79．2%，能较好地分散于甲醇和二甲苯中。     

纳米氧化锌的表面修饰及其摩擦学行为研究

采用直接沉淀法制备了粒径分布均匀（平均大小约为10nm）的纳米氧化锌,并采用X射线衍射（XRD）和透射电子显微（TEM）手段进行了表征.以山梨糖醇酐三油酸酯（span-60）、油酸、月桂酸钠和氟碳（（C—F）x）为表面活性剂对纳米氧化锌进行表面修饰,将修饰过的纳米氧化锌添加到液体石蜡中,使其质量分数为0.5%,进行沉降实验.用傅里叶红外线光谱仪（FT-IR）对表面修饰过的纳米氧化锌进行分析,用Falex-6型四球摩擦磨损实验机进行摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜（SEM）对钢球的表面进行形貌分析.结果表明,在液体石蜡中加入修饰过的纳米氧化锌,其摩擦系数及钢球的磨损程度均大大降低,其中经含有羧基的油酸修饰的纳米氧化锌在液体石蜡中的分散性最好,抗磨减摩性能最佳.     

ZnO(000(-1))表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究

利用同步辐射角分辨光电子能谱（angle-resolved photoeletron spectroscopy,ARPES）并结合全势缀加平面波（full potential linearized augmented plane waves, FPLAPW）理论计算方法研究了ZnO（0001^-）表面的价带电子结构及能带色散．通过垂直出射的ARPES得到ZnO体态沿ГA方向的能带结构并确定了两个表面态，实验结果与理论计算结果较为一致．利用非垂直出射的ARPES得到这两个表面态沿Г^- KM^-方向的二维能带色散．     

Structural and spectroscopic analysis of wurtzite (ZnO)1-x(Sb2O3)x composite semiconductor

The structural, vibrational and impedance analysis for(Zn O)1 x(Sb2O3)xcomposite synthesized by solid state reaction technique were carried out in the present investigation. X-ray diffraction(XRD) study showed that(Zn O)1 x(Sb2O3)xcomposite has hexagonal(wurtzite) crystal structure. Variation in lattice constants with Sb-doping indicated the proper incorporation of Sb dopant in Zn O host matrix. The results of Raman spectroscopy test suggested the signature of E2(high) and E1(TO) Raman modes, and verified the wurtzite structure of(Zn O)1 x(Sb2O3)x composite. Two additional phonon bands(671, 712) cm 1appeared in Raman spectra of composite samples due to the existence of the lattice defects caused by Sb doping or may be other intrinsic lattice defects formed during the synthesis of(Zn O)1 x(Sb2O3)xcomposite. The frequency dependent on the electrical characteristics, such as, impedance(Z), dielectric constant(ε) and AC conductivity(σ) have been studied in a range of frequencies for different Sb concentration at room temperature. The electrical measurement results showed that the impedance increased with Sb dopant concentration, while dielectric constant and AC conductivity decreased with Sb dopant concentration.     

La掺杂ZnO的电子结构和光学性质的第一性原理

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,构建了Zn1-xLaxO（x = 0,0.0625,0.125）三种超胞模型。结构优化后,对La掺杂前后体系的态密度、布居值和光学性质进行计算分析。结果表明,随着La掺杂量的增加,掺杂体系的体积增加,形成能减少,共价性降低,体系稳定性增强。与未掺杂ZnO相比,La掺杂后引起可见光区的吸收边发生蓝移。体系的介电函数虚部和光吸收系数在低能区出现新的峰值。在高能区的吸收峰出现红移且峰值强度减弱。能量损失峰向低能方向移动,掺杂体系的能量损失明显减少。