常压下固态KNO2热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合准谐德拜模型研究常压下300~725 K间KNO₂立方结构的热力学性质,重点分析常压下定压热容、定容热容、熵、德拜温度、体膨胀系数、平衡体积和体弹模量随温度的变化.结果显示,常压下计算的定压热容随温度的变化与实验数据符合较好,而计算的熵与实验数据相差较大.计算得到KNO₂的平均体膨胀系数约为1.837 8×10^-5K^-1,常温下(300 K)KNO₂的德拜温度约为667.13K.     

TiH(D、T)分子性质的量子力学计算

运用量子力学从头计算中的B3LYP密度泛函方法,计算了TiH(D、T)分子的结构,力学,光谱学性质和部分热力学函数,基于Debye晶格振动比热模型和Fermi-Dirac自由电子统计理论,计算了固体Ti的振动内能EV,振动和电子熵SEV,从而最终探讨了Ti吸收氢同位素气体生成一氢化物的ΔH、ΔS、ΔG以及氢同位素的平衡离解压P.结果表明:这些计算方法是可行的;在Ti吸收氢同位素生成一氢化物的反应中,ΔH、ΔS均为负值,且随温度升高,绝对值越大,ΔG则向正的方向增加;Ti的α-β转变对反应的热力学函数变化影响不大;室温直至723K,Ti的一氢同位素化物是相当稳定的;相同温度和压力下,氢置换一氢化物中的氘和氚,以及氘置换氚的反应,在热力学上有利.     

高压下单晶LiF的光学及热力学性质的密度泛函理论研究

采用平面波赝势密度泛函方法,对单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压下的光学性质进行了理论研究,并利用Vinet状态方程和准简谐Debye模型得到了其热力学性质.理论计算结果表明单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压范围内具有良好的透明性,吸收波段随压强的增加而出现了蓝移.计算所得晶格常数、体积模量及其对压强的一阶导数与实验值相符合.     

氢化铒高温高压下的弹性及热力学性质

利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论, 并结合准谐德拜模型, 计算了立方萤石结构ErH2在不同温度和压强下的体积、热膨胀系数、体弹模量和等体热容等弹性性质及热力学性质。在温度高于1 100 K的条件下,计算出的等体热容趋近于Dulong-Petit极限。得到了绝对零度、零压强下ErH2的该结构的晶格常数为0.523 2 nm,与实验值0.523 0 nm非常接近。由不同的原胞体积得出了该体系的单点能与原胞体积的关系的数据;从计算出的高压下的弹性常数,根据立方晶系的力学稳定性条件,推断出立方萤石结构ErH2的相变压力约为20 GPa。     

氢化铒高温高压下的弹性及热力学性质

利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论, 并结合准谐德拜模型, 计算了立方萤石结构ErH2在不同温度和压强下的体积、热膨胀系数、体弹模量和等体热容等弹性性质及热力学性质。在温度高于1 100 K的条件下,计算出的等体热容趋近于Dulong-Petit极限。得到了绝对零度、零压强下ErH2的该结构的晶格常数为0.523 2 nm,与实验值0.523 0 nm非常接近。由不同的原胞体积得出了该体系的单点能与原胞体积的关系的数据;从计算出的高压下的弹性常数,根据立方晶系的力学稳定性条件,推断出立方萤石结构ErH2的相变压力约为20 GPa。     

Al2O3X(X=H,D,T)的电子振动近似理论方法研究

用密度泛函理论(DFT)方法在6-311 G(d,p)水平上对Al2O3X(X=H,D,T)分子较低能量的几何构型进行了优化.计算结果表明该分子有两个可能基态,即Al2O3X(X=H,D,T)(2A′)Cs和Al2O3X(X=H,D,T)(2B2)C2v.全电子计算了氢同位素分子及Al2O3X(X=H,D,T)的能量E、定容热容CV和熵S.应用电子振动近似理论,即用单个分子Al2O3X(X=H,D,T)中的电子和振动能量和熵近似代表它们处于固态时的能量和熵,计算得到固体Al2O3的氢化热力学函数ΔH0,ΔS0,ΔG0以及平衡压力与温度的关系.当Al2O3吸附氢(氘,氚)形成C2v对称性气态Al2O3X(X=H,D,T)对应的固体时,氢气可以排代氘气,氘气可以排代氚气.这种排代效应非常不明显;形成Cs对称性气态Al2O3X(X=H,D,T)对应的固体时,反应的氢氘氚排代效应的顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等的氢氘氚排代效应的顺序相反.总体而言,这种排代效应都非常弱.随着温度的增加,这一系列反应的氢氘氚排代效应趋于消失.     

硝酸丙酯结构、振动频率和热力学性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究硝酸丙酯化合物的分子结构、振动光谱和热力学等基本性质.取BLYP、B3LYP方法和6-31G*、6-31G**、6-311G*、6-311G**基组,对硝酸丙酯分子的几何构型进行全优化计算并分析其电子结构性质.和考虑了二级相关能校正的MP2/6-311G*计算结果比较表明,B3LYP/6-31G*是研究许多较大体系化合物卓有成效和颇有前途的方法.在B3LYP/6-31G*的水平上对优化后的结构进行了正则振动频率分析,用因子0.95校正后的振动光谱和实验结果比较,符合较好.进一步     

X@Mg_8B_(14)(X=H,Li)团簇核壳结构与性质的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*水平上对X@Mg_8B_(14)(X=H,Li)两种团簇进行了几何结构优化,并计算了其电子结构、振动特性和成键特性.计算结果表明:优化后的X@Mg_8B_(14)(X=H,Li)团簇均为橄榄球状核壳结构,对称性点群均为D2h.用自然键轨道方法分析了成键性质,发现X@Mg8B14(X=H,Li)团簇中B原子主要是sp杂化轨道参与成键,Mg原子主要是s轨道参与成键.Mg原子和B原子之间发生了大量的电子转移,在B原子层堆积了大量的电子;尤其是封装Li原子后,B原子层得电子数量明显增加.     

(XB2)2(X=Al, Be, Na, Mg)团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G·基组水平上对(XB2)2(X=Al,Be,Na, Mg)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究.结果表明,团簇的几何结构大多是平面结构,通常是B-B键和B-X键共存,较少出现X-X键.团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其他B原子和X原子处在端位,且显正电性.     

铀与水蒸气体系的热力学性质计算

应用Gaussian 98程序对U-H₂O体系所有可能的构型进行优化计算-采用密度泛函 理论的B3L YP方法和MP2方法，对铀原子采用相对论有效原子实势及(6s5p2d4f)/［3s3p2d2f］收缩价基 集合，氧、氢原子采用6-311G^**全电子基集合-计算得到了6种五重态的相对稳 定结构 的电子状态、几何结构、能量、谐振频率、力学性质和电性质等-结果表明，H₂ O蒸汽在金 属铀表面的反应首先是铀和氧的相互作用-对C_{2v关键词： 密度泛函理论 B3LYP 分子结构 热力学函数}     

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体,并且弹性性能计算表明,四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44没有明显变化,而高压下C44迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大;高温条件下,体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低,表明UO2在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下,UO2定容热容均随温度迅速增大,并在1000 K 附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低,随压强升高。在低于室温条件下,热膨胀系数随温度急剧增加;温度继续增加,系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明,UO2的热膨胀系数在相同条件下,远小于其他核材料。     

CeO2热力学性质的第一原理研究

使用第一性原理方法结合准谐德拜模型研究压力0~30 GPa,温度0~2 000 K,二氧化铈立方结构的热力学性质,包括常压下平衡体积V、体弹模量B₀、热容c_p和熵S随温度的变化以及不同压强下热容c_p、熵S、德拜温度Θ,体膨胀系数α与温度的关系.常压下计算的热容c_p和熵S随温度的变化与实验数据符合很好.     

密度泛函理论研究高温高压下UO2弹性与热力学性能

采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体,并且弹性性能计算表明,四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44没有明显变化,而高压下C44迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大;高温条件下,体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低,表明UO2在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下,UO2定容热容均随温度迅速增大,并在1000 K 附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低,随压强升高。在低于室温条件下,热膨胀系数随温度急剧增加;温度继续增加,系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明,UO2的热膨胀系数在相同条件下,远小于其他核材料。     

LiH的热力学性质及分子内部运动对体系热力学性质的影响

利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LiH在零温零压下的晶格常数、体弹模量,计算结果与实验值和其他理论计算值符合得较好.通过准谐德拜模型计算了LiH在压强为0-80GPa、温度为0-2000K范围内,体积膨胀率、热涨系数、德拜温度及定容热容随压强和温度的变化关系.最后,以代数方法（AM）和势能变分法(PVM)为基础,运用统计热力学理论计算了LiH分子内部运动对体系热力学性质的影响.     

Thermodynamic properties of 3C-SiC

In the present paper, we report on the results of various thermodynamic properties of 3C-SiC at high pressure and temperature using first principles calculations. We use the plane-wave pseudopotential density functional theory as im- plemented in Quantum ESPRESSO code for calculating various cohesive properties in ambient condition. Further, ionic motion at a finite temperature is taken into account using the quasiharmonic Debye model. The calculated thermody- namic properties, phonon dispersion curves, and phonon densities of states at different temperatures and structural phase transitions at high pressures are found to be in good agreement with experimental and other theoretical results.     

Theory prediction of the electronic structure,mechanical and thermodynamic properties of Ca5Pd6Ge6 under pressure

The electronic structures, mechanical and thermodynamic properties of Ca₅Pd₆Ge₆ under pressure have been investigated via the first-principles calculations. The optimised lattice constant was in good agreement with the experimental data. Resulting from the Ca-3d, Ge-4p and Pd-4d states contribution, at the Fermi level, the Ca₅Pd₆Ge₆ exhibits metallic behaviour. The elastic constants were calculated, and the result implies that Ca₅Pd₆Ge₆ was mechanically stable below 50?GPa. The polycrystalline modulus increases almost linearly with pressure. The B/G ratio indicated that Ca₅Pd₆Ge₆ was brittle, and the brittle to ductile transition occurs at 2.5?GPa. Furthermore, the Debye temperature θ_D, the minimum thermal conductivity K was obtained. Finally, the isochoric heat capacity C_v and entropy S were evaluated by the quasi-harmonic Debye model in consideration for the temperature effect.     

Mechanical and thermodynamic properties of cubic YH_2 under high pressure:Prediction from first-principles study

First-principles calculations are used to investigate the mechanical and thermodynamic properties of cubic YH2 at different pressures and temperatures. The generalized gradient approximation （GGA） with Perdew-Burke-Ernzerhof （PBE） method is used to describe the exchange-correlation energy in the present work. The calculated equilibrium lattice constant a and bulk modulus B are in good accordance with the available experimental values. According to the Born-Huang criteria for mechanical stability, elastic constants are calculated from the strain-induced stress method in a pressure range from 0 to 67.1 GPa. Isotropic wave velocities and sound velocities are discussed in detail. It is found that the Debye temperature decreases monotonically with the increase of pressure and that YH2 has low anisotropy in both longitudinal and shear-wave velocities. The calculated elastic anisotropic factors indicate that YH2 has low anisotropy at zero pressure and that its elastic anisotropy increases as pressure increases. Through the quasi-harmonic Debye model, in which phononic effects are considered, the thermodynamic properties of YH2, such as the relations of （V-Vo）/Vo to the temperature and the pressure, the dependences of heat capacity Cv and thermal expansion coefficient a on temperature and pressure ranging from 0 to 2400 K and from 0 to 65 GPa, respectively, are also discussed.     

A12O3X2（X=H，D，T）的电子振动近似方法

用密度泛函理论在B3LYP／6．311＋＋g（d,P）基组水平上对A12O3X2（X=H,D,T）分子的可能较低能量构型进行了几何优化．结果表明该分子的基态电子态和对称性为A12O3X2（X=H,D,T）（1A’）G,计算了氢同位素分子及A12O3X2（X=H,D,T）的电子能量E、定容热容Cv和熵S．用电子振动近似方法计算了固体A12O3的氢化热力学函数△H0,△S0,△G0,以及平衡压力与温度的关系．当A1203吸附氢（氘,氚）形成固体时,反应的氢氘氚排代效应的顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等金属与氢及其同位素反应的氢氘氚排代效应的顺序相反．总体来说,这种排代效应都非常弱．随着温度的增加,这系列反应的氢氘氚排代效应趋于消失．