苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究

利用X射线光电子能谱(XPS),同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS),近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了苝四甲酸二酐(PTCDA)与Au(111)的界面电子结构、PTCDA分子取向及有机薄膜的表面形貌.SRUPS价带谱显示,伴随PTCDA分子的微量沉积(0·5ML),位于费米能级附近Au的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA分子和Au(111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应.角分辨NEXAFS以及SRUPS结果证明PTCDA分子是平铺在衬底表面.根据Au4f7/2和C1s峰积分强度随薄膜厚度的变化以及AFM图像可知,PTCDA分子在Au(111)表面是一种典型的Stranski-Krastanov生长模式,即先层状生长,再岛状生长,并且在层状生长到岛状生长的转变过程中,存在有机分子的去润湿过程.     

电化学析氢反应中单层MoSe2氢吸附机理第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文计算了单层2H相MoSe₂纳米材料表面及两种边缘（Mo原子边缘、Se原子边缘）不同活性位点、不同氢原子吸附率下的氢吸附吉布斯自由能（Gibbs free energy,用△G_H⁰表示）,并且将对应的微观结构进行了系统分析比较,得出△G_H⁰最接近于0 eV的吸附位点及相应的吸附率.同时,结合差分电荷密度和电负性理论,分析了单层MoSe₂两种边缘氢吸附的电荷转移及成键特性,进一步解释了不同吸附位点呈现的结构与能量趋势.最后,通过基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学模拟,研究了高温热运动对两种边缘氢吸附的影响,获得了氢原子发生脱附的临界温度及对应的微观动态过程.该理论研究从原子尺度揭示了单层2H相MoSe₂纳米材料边缘不同位点在不同温度下对氢原子吸附和脱附的微观机理,证实了Mo原子边缘的畸变和重构行为,加深了对实验中单层2H相MoSe₂边缘在不同温度下氢吸附机理的理解,为实验中通过控制MoSe₂边缘设计廉价高效的析氢催化剂提供理论参考.     

外力驱动作用下高分子链在表面吸附性质的计算机模拟

采用退火法模拟研究受外力F驱动的高分子链在吸引表面的吸附特性.通过高分子链的平均表面接触数〈M〉与温度T之间的关系计算临界吸附温度T_c,并发现T_c随着F的增加而减小;进而通过高分子链的均方回转半径分析外力驱动作用对高分子链构象的影响,并从回转半径极小值或者垂直外力方向的y和z分量的变化交叉校验临界吸附点T_c.模拟计算了处于吸附状态的高分子链随着外力F的增加是否会发生吸附状态到脱附状态的相变以及发生相变所需施加的外力是否由温度所决定.模拟结果表明:两种不同温度下高分子链的吸附性质和构象性质受外力驱动作用而产生不同现象,在温度区间T*_cTT_c时会发生脱附现象,而在TT*_c时不会发生脱附现象.     

用不变本征算符法求晶面吸附原子的振动模

晶体表面的扩散和缺陷对晶体振动模式的影响是表面物理学研究的一个重要和基本的课题.晶格振动的频率对应于系统的能带.由于晶格中原子的振动不是孤立的,并且晶格具有周期性,所以在晶体中形成格波.格波代表晶体中所有原子都参与的频率相同的振动,又常称为一种振动模.本文讨论在表面吸附位势系数β_0与晶体内部原子的周期位势系数β不同的情况下,晶体表面吸附一个质量为m_0(与晶格原子质量m不同)的原子以后晶格的振动模.采用不变本征算符方法,严格地导出此振动模为ω=((2β(1-coshα))/(hm))~(1/2),其中α=ln[-(mβ_0+m_0(-2β+β_0)+(β_0)~(1/2)((-4mm_0β+(m+m_0)~2β_0))~(1/2)/2m_0β].此结果表明,ω不但取决于吸附位势与吸附原子的质量,也与晶格原子的质量与内位势有关.     

NO_x在Pt及其合金表面吸附的第一性原理模拟研究

本研究通过密度泛函理论(DFT)模拟氮氧化物(NO_X)在Pt及Pt/(Au,Rh)合金slab模型(111)表面的吸附行为,计算其吸附能与结合能.对比NO和NO_2的实验结果,表明合金元素的添加,可能使Pt(111)对NO_X的吸附能力和选择性发生变化,其中Au元素表面置换使得总吸附能力下降,但更容易吸附NO_2; Rh元素表面置换则使得总吸附能力提高,且更容易吸附NO.     

钠在空位石墨烯上吸附性能的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征石墨烯和空位石墨烯吸附钠原子的电荷密度、吸附能、态密度和储存量.结果表明,在两种石墨烯中,钠原子的最佳吸附位置都为H位.空位石墨烯对钠原子的吸附能是-2. 46 eV,约为本征石墨烯对钠原子吸附能的3. 4倍;钠原子与空位石墨烯中的碳原子发生轨道杂化,而与本征石墨烯没发生轨道杂化现象.存在一个空位的石墨烯能够吸附5个钠原子,与本征石墨烯相比显著提高.因此,空位石墨烯有望成为一种潜在的储钠材料.     

Influence of fluoride on f-f transitions of Eu in LiEuM2O8 (M=Mo, W)

The influence of fluoride on the luminescence of LiEuM₂O₈ (M=Mo, W) was studied. LiEuMo₂O₈ and LiEuW₂O₈ formed the whole range of solid solutions, which emitted intense red luminescence under the excitations by 395, 465 and 535 nm wavelengths. When doped with fluoride, the materials also formed solid solutions and the luminescent intensity was remarkably enhanced. The phosphor with optimized compositions in this system would be a promising red component for solid-state lighting devices based on GaN light-emitting diodes.     

Magnetically‐Confined Fe‐Mn Bimetallic Oxide Encapsulation as an Efficient and Recoverable Adsorbent for Arsenic(III) Removal

Synthesis of bimetallic‐oxide‐encapsulated magnetic nanoparticles is still significantly challenging and has rarely been attempted previously, due to the effects of lattice mismatch, weak chemical interactions and variances in growth rates between different components, as well as the difficulty in process control for uniform co‐deposition. In the present work, Fe‐Mn bimetallic oxide (FMBO) nanoplatelet encapsulated magnetic nanoparticles (Mag‐FeMn) are prepared by controlled engineering of the interparticle coupling of Fe₃O₄ and FMBO, with its multifunctional capabilities highlighted in terms of the potentially superior As(III) sequestration and convenient recoverability. Multiple characterization techniques are employed to examine the derived morphologies and to accurately resolve both compositionally and magnetically the hierarchical structure in detail. The synthesized magnetic composites retain highly porous structure with the main components of Fe₂O₃, FeOOH, Fe₃O₄, and Mn₃O₄. Mag‐FeMn exhibits a quite competitive high capacity for As(III) capture (56.1 mg g^–1), whereby As(III) oxidation coupled with synchronous sorption contributes to the improved performance. The unique heterostructure of FMBO encapsulation with an embedded magnetic core would be applicable to help with rational synthesis of other bimetallic oxide encapsulated magnetic nanoparticles, and definitely shows promise for the development of new nanotechnology enabled approaches for adsorption‐based water purification.