CeO2 NPs/GO的制备及其高效去除氮氧化物的研究

本课题设计合成了CeO_2/GO纳米复合材料,通过催化H_2O_2产生氧自由基,将NO转化为硝酸。试验结果证明,NO的处理效率可达96.0%以上。本课题实现了氮氧化物的资源化治理,"变废为宝",具有广阔的应用前景和推广价值。     

基于k_w-θ_w关系的非饱和土水力梯度模型

水力梯度计算是研究渗流问题的重要一环,对于非饱和土而言,含水率的变化使得渗透系数不再是常数,水力梯度计算更加困难.本文基于一维稳态流下连续性方程,结合具体的kw-θw关系,分别获得了基于Gardner模型、Davidson模型和Compbell模型的水力梯度模型.最后通过算例对不同的水力梯度模型进行对比分析.研究结果表明:基于Gardner模型的水力梯度模型为具有双拟合参数的幂函数,基于Davidson模型的水力梯度模型为具有单拟合参数的指数函数,基于Compbell模型的水力梯度模型为具有单拟合参数的幂函数.通过对Lakeland细砂水力梯度与含水量关系模拟计算表明,基于Gardner模型的水力梯度模型在计算细砂水力梯度上效果最佳,基于Davidson模型和Compbell模型的水力梯度模型由于均引入了饱和渗透系数和饱和体积含水率而具有更明确的物理意义.     

铁磁性高锰硅化物Mn_4Si_7电子特性的第一性原理计算

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论超软雁势平面波方法,对铁磁性半导体高锰硅化合物Mn_4Si_7进行了理论计算.结果表明块体Mn_4Si_7是准直接带隙半导体材料,其价带主要是由Mn的3d轨道电子构成,导带主要是由Mn的3d及Si的3p轨道电子构成.相同自旋轨道下,自旋向下态的电子更容易占据较高的能级.而自旋向上态的电子对Mn_4Si_7的禁带宽度起主导作用. Mn_4Si_7的费米能级附近各轨道未被电子占满,且自旋向上态与自旋向下态电子的不对称分布使其具有了磁性.为Mn_4Si_7磁学特性提供主要贡献的是Mn的3d轨道电子,而Si的3p和3s轨道电子提供了一个小的贡献.     

稀土元素(Ce/Pr/Nd)掺杂Mn_4Si_7的第一性原理计算

利用第一性原理,对稀土元素Ce、Pr或Nd掺杂Mn_4Si_7前后的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析.结果表明,掺杂后Mn_4Si_7晶格常数变大,禁带宽度明显减小,由于稀土元素特殊的4f层电子的影响,在费米能级附近出现了杂质能级.掺杂后Mn_4Si_7的介电函数虚部、吸收系数的主峰均出现红移,红外光区的光跃迁强度明显增强,光吸收系数和光电导率均增大.说明掺杂稀土元素Ce、Pr或Nd后改善了Mn_4Si_7在红外光区的光电性能.     

快凝Ni70Ag30纳米颗粒中C15单元的识别

模拟计算已经成为材料科学的重要手段,从模拟计算输出的原子坐标得到体系的结构特征是研究材料结构与性能相关性的前提.对于晶胞只含2—6个原子的简单(BCC,HCP和FCC)晶体,数值分析方法只需要确定每个原子的局域特征,拓扑结构相同的原子相互连接即构成晶体区域.但要确定含有几十上百个原子的晶胞,数值方法的计算量极大.数值分析与可视化相结合是解决此类问题的方法之一.本文采用分子动力学方法快凝得到Ni₇₀Ag₃₀纳米颗粒,发现纳米颗粒含有FCC晶体和大量结构复杂的拓扑密堆(TCP)结构.利用基于最大标准团簇的分析软件提供的多种可视分析功能,结合晶体学相关知识,采用拓扑构型分析思路,确定了纳米颗粒中的TCP原子构成C15相.本文使用的分析思路为将来开发复杂晶体结构数值识别软件提供了算法逻辑.     

OsSi2电子结构和光学性质的研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对正交相OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0813 eV;其价带主要由Os的5d和Si的3p态电子构成;导带主要由Si的3s,3p以及Os的5d态电子构成;静态介电常数ε₁（0）=1543; 折射率n＝393并利用计算的能带结构和态密度分析了OsSi₂的介电函数、吸收系数、折射率、反射率、 关键词： 2')" href="#">OsSi₂ 第一性原理 电子结构 光学性质     

掺杂Mg2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法系统计算了Mg2Si及掺Ag、Al的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,未掺杂Mg2Si属于间接带隙半导体,禁带宽度为0.2994 eV,其价带主要由Si的3p及Mg的3s、3p态电子构成,导带主要由Mg的3s、3p及Si的3p态电子构成,静态介电常数为18.89,折射率为4.3460.掺Ag后Mg2Si为p型半导体,价带主要由Si的3p,Mg的3s、3p及Ag的3p、4d、5s态电子构成,静态介电常数为11.01,折射率为3.3175.掺Al后Mg2Si为n型半导体,导带主要由Mg的3s、3p,Si的3p及Al的3p态电子构成,Al的3s态电子贡献相对较小,静态介电常数为87.03,折射率为9.3289.通过掺杂有效调制了Mg2Si的电子结构,计算结果为Mg2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

锰掺杂二硅化铬电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法计算了锰掺杂二硅化铬(CrSi2)体系的能带结构、态密度和光学性件质.计算结果表明末掺杂CrSi2属于间接带隙半导体间接带隙宽度△ER=0.35 eV;Mn掺杂后费米能级进入导带,带隙变窄,且间接带隙宽度△Eg=0.24 eV,CrSi2转变为n型半导体.光学参数发生改变,静态介电常数由掺杂前的ε1(O)=32变为掺杂后的ε1(O)=58;进一步分析了掺杂对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质的影响,为CrSi2材料掺杂改件的研究提供r理论依据.     

Sc掺杂正交相Ca2Si电子结构及光学性质的第一性原理

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对块体及掺Sc的正交相Ca2Si的电子结构和光学性质进行了系统计算.计算结果表明,掺Sc后的Ca2Si能带向低能端偏移,形成n型半导体,正交相结构能隙变为0.6084eV,相比块体Ca2Si带隙加宽了一倍,但仍为直接带隙半导体.Ca2Si掺杂Sc后,正交相导带主要是Ca的4s、3d态和Sc的3d、3p态电子构成,静态介电常数变大,折射率也变大,吸收系数相比块体在低能段基本无变化,在高能段虽吸收系数减小,但仍保持105数量级且大于β-FeSi2的吸收系数,说明Ca2Si在太阳能电池上具有较好的应用前景.通过掺杂有效调制了Ca2Si的电子结构和光学性质,计算结果为Ca2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

C/Fe-Bi_2WO_6光催化氧化诺氟沙星废水的效能及其机理

采用树脂碳化和水热两步法制备C/Fe-Bi_2WO_6光催化剂,对不同光催化剂光催化降解诺氟沙星溶液的去除效果进行对比研究。考察了条件因素对诺氟沙星(NOR)溶液在模拟太阳光下光催化氧化降解的影响规律。结果表明,在实验条件下,NOR光催化氧化降解符合L-H拟一级反应动力学模型,在NOR溶液初始浓度10 mg/L、溶液p H=7.0、催化剂用量0.75 g/L、H_2O_2浓度为200 mg/L、500 W氙灯照射60 min条件下,NOR完全分解,表观速率常数K_(app)为0.0751 min-1。采用分子荧光光谱法,对C/Fe-Bi_2WO_6光催化氧化去除NOR体系中羟基自由基生成规律进行研究,并推测了反应机理。结合LC-MS的分析结果,推测了NOR可能的降解路径和中间产物。