（XB2）2（X=Al，Be，Na，Mg）团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度迁函理论（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。     

[Mg(NH2)2]n(n=1—5)团簇的密度泛函理论研究

用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对[MS(NH2)2]n(n=1-5)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.对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明:团簇易形成链状结构,Mg-N键长为0.190-0.234 nm,N-H键长为0.101-0.103 nm,H-N-H键角为100.2°-107.5°;团簇中Mg原子的自然电荷在1.585e-1.615e之间,N原子的自然电荷在-1.551 e--1.651 e之间,H原子的自然电荷在0.369e-0.403e之间,-NH2基的自然电荷在-0.784e--0.845e之间,Mg原子和-NH2基之间相互作用呈现较强的离子性.团簇结构及光谱与晶体比较表明,-NH2基在团簇和晶体中均保持其完整性.     

(LiN3)n(n=1～2)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(LiN3)n(n=1～2)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.并对最稳定结构的振动特性、成键特性和电荷布局等性质进行了理论研究.结果表明,LiN3团簇最稳定构型为直线构型;(LiN3)n(n=1～2)团簇中N-N键长在0.1146～0.1203nm之间,N-Li键长在0.1722～0.1987nm之间;团簇中Li原子全部显正电性,越靠近Li原子的N原子负电性越强,在直线构型的N3-离子中,两端的N原子均具负电荷,而中心N原子具正电荷.     

(MgB2)n(n=1～3)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B3IJYP方法在6-31G*基组水平上对(MgB2)n(n=1～3)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测各团簇的最稳定结构,并对其振动特性、成键特性、极化率和超极化率等性质进行理论研究.结果表明,团簇的几何结构大多是平面结构,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Mg原子处在端位,且显正电性,Mg原子的自然电荷在 0.559e～ 0.920e之间,B原子的自然电荷在-0.724e～ 0.197e之间;团簇中通常是B-B键和B-Mg键共存,较少出现Mg-Mg键,计算得到的B-B键键长在0.153～0.182 nm之间,B-Mg键键长在0.218～0.231 nm之间.     

电化学方法制备高分散Pt/CMK-3及其对甲醇电化学催化性能

采用直接电化学还原法在介孔碳(CMK-3)载体上直接电沉积高分散的铂纳米颗粒,制备CMK-3复合铂纳米颗粒电极(Pt/CMK-3)。 通过透射电子显微镜分析发现,铂纳米颗粒非常均匀的分布在CMK-3上,平均粒径约5 nm。 通过循环伏安测试,分析了催化剂不同负载铂含量时氯铂酸的利用率,在理论铂质量分数为20%时,这种方法制备的Pt/CMK-3所使用的氯铂酸的利用率最高,在1 mol/L CH3OH+0.5 mol/L H2SO4溶液中循环伏安测试电流密度达到382 A/g。 在相同实验条件下,Pt/CMK-3电极对甲醇电催化活性远高于Pt/XC-72(炭黑)电极和用常规电沉积方法制备的Pt/CMK-3电极。     

La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的结构与电化学性能

合金结构研究表明,La2-xMgxNi7(x=0.3～0.8)主要由Ce2Ni7,Gd2Co7,PuNi3型物相组成.合金中Mg含量对合金相结构有着重要影响,主相的晶胞参数随Mg含量(x)的增加呈线性减小,合金的吸放氢平台也随之升高.电化学测试表明,随合金中Mg含量的增加,合金电极的放电容量先增大后减小,合金电极的循环稳定性呈恶化趋势,La1.4Mg0.6Ni7合金电极具有最高的电化学放电容量(378 mAh·g-1),La1.6Mg0.4Ni7合金电极具有最佳的循环稳定性(S270=81%).合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Mg含量的增加而增大.当合金中Mg含量较低时(x≤0.5),合金电极反应速度控制步骤为氢在合金体相中的扩散;当Mg含量较高时(x≥0.5),合金电极反应速度控制步骤转变为电极表面的电荷转移.     

PANi电极在不同电解液中的电化学电容性能研究

应用化学氧化聚合法制备了超级电容器用聚苯胺电极材料.FTIR、SEM及电化学电容测试表明:聚苯胺由纳米颗粒堆积而成,颗粒大小50nm左右;在H2SO4、NaNO3或KOH电解液(浓度均为1mol/L)中,5mA/cm2电流密度下,PANi电极比电容分别为404F/g、208F/g和279F/g;如H2SO4浓度升高至2mol/L或6mol/L,比电容明显下降,仅为330F/g或248F/g.     

LaNiO3/Pd复合薄膜电极材料在碱性溶液中的电化学行为研究

用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上沉积制备金属Pd膜、LaNiO3单层膜和Pd/LaNiO3复合薄膜,利用XRD,SEM,EDS能谱、四元探针和电化学方法系统研究了退火处理和表面覆Pd对Pd/LaNiO3复合薄膜电极的相组织结构、表面形貌、电学以及电化学储氢行为的影响。结果表明,700℃退火1 h后,LaNiO3薄膜具有结晶度较佳的钙钛矿型菱方结构组织和最小的电阻率(0.79 mΩ·cm),退火温度高于800℃后,LaNiO3菱方型结构组织开始分解,电阻率增加。LaNiO3薄膜在空气中退火后其表面化学吸附氧转变为晶格氧,导致LaNiO3薄膜氧元素含量明显增加。电化学测试结果表明,在碱液中金属Pd膜具有良好的析氢电催化活性和较好的电化学储氢性能,其最大放电容量为130 mAh·g-1。退火态LaNiO3单膜电极放电容量很小(27 mAh·g-1),当表面覆Pd后退火态LaNiO3/Pd复合薄膜电极放电容量增加至181 mAh·g-1,扣除其表面Pd膜吸氢容量后LaNiO3薄膜电极的实际放电容量最高达到400 mAh·g-1。LaNiO3表面镀Pd后能极大改善和提高LaNiO3薄膜电极的电催化活性和电化学储氢容量。     

热碱处理对La-Mg-Ni系A2B7型储氢合金电极性能的影响

用真空感应熔炼和热处理制备了La0.64Gd0.2Mg0.16Ni3.1Co0.3Al0.1合金,利用SEM,EDS能谱分析、振动样品磁力计、XPS、ICP和电化学方法,研究了热碱处理时间(0~60 min)对合金颗粒表面的微观形貌、表面元素组成及状态、体相化学成分以及电化学性能的影响。研究表明:热碱处理使合金表面的Mg,Al,La和Ni元素发生不同程度的溶解析出或氧化,随处理时间增加,合金饱和磁化强度呈先增大后减小的趋势。当处理时间为15 min时,合金表面可形成较多的富Ni层,其饱和磁化强度达到最大值0.808 emu·g-1;当大于15 min时,随时间延长,富Ni层被氧化的倾向逐渐增大,同时表面形成稀土氧化物,导致合金饱和磁化强度逐渐减小。电化学性能测试表明:随热碱处理时间的增加,合金电极最大放电容量(Cmax)、循环稳定性(S100)及大电流放电特性(HRD900)均呈先增加后减小的规律。经15 min热碱处理的合金电极性能最佳,循环寿命S100由未处理时的83.67%提高到热碱处理后的93.09%。合金电极性能随热碱处理时间的变化规律与合金表面形成富镍层及其后续氧化倾向以及析出稀土氧化物关系密切。     

H2分子在LaFeO3表面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算表面能确定La Fe O_3(010)表面为最稳定的吸附表面,研究了H_2分子在La Fe O_3(010)表面的吸附性质。La Fe O_3(010)表面存在La O和Fe O_2两种终止表面,但吸附主要发生在Fe O_2终止表面,由于La Fe O_3(010)表面弛豫的影响,使得凹凸不平的表面层增加了表面原子与H原子的接触面积,表面晶胞的纵向体积增加约2.5%,有利于H原子向晶体内扩散。研究发现,H_2分子在La Fe O_3(010)表面主要存在3种化学吸附方式:第一种吸附发生在O-O桥位,2个H原子分别吸附在2个O原子上,形成2个-OH基,这是最佳吸附位置,此时H原子与表面O原子的作用主要是H1s与O_2p轨道杂化作用的结果,H-O之间为典型的共价键。H_2分子的解离能垒为1.542 e V,说明表面需要一定的热条件,H_2分子才会发生解离吸附;第二种吸附发生在Fe-O桥位,1个H原子吸附在O原子上形成1个-OH基,另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键;第三种吸附发生在O顶位,2个H原子吸附在同一个O原子上,形成H_2O分子,此时H_2O分子与表面形成物理吸附,H_2O分子逃离表面后容易形成氧空位。此外,H_2分子在La Fe O_3(010)表面还可以发生物理吸附。