Os1-xRexB4固溶体系的结构、力学和电子性质的第一性原理研究

利用第一性原理的计算方法,在维也纳从头计算模拟包(VASP)中计算了三种比例Re原子掺杂Os B₄的结构特征及稳定性、电子性质及力学性能.将P42/nmc相Os B₄中的Os元素进行Re元素的替代掺杂,并构建出Os_1-xRe_xB₄(x=0,0.0625,0.125,0.25)固溶体系的结构模型.结果表明:随Re含量的增高Os_1-xRe_xB₄的晶格常数和体积会略微增大,在x高于0.25后发生结构畸变;且P42/nmc-Os_1-xRe_xB₄(x=0,0.0625,0.125)的结构和热力学稳定;态密度主要来源于Os的5d电子和B的2s和2p电子,而Re原子的5d轨道电子对价带和导带态密度也均有贡献,并且随其含量的增高态密度峰值也增大;B-B键和B-Os键具有强共价相互作用是其具有较高的体积和剪切模量的主要原因.随着Re元素的浓度增加,结构的导电性和延展...     

第一性原理计算Mo浓度对Mo掺杂BiVO4光催化性能的影响

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了不同浓度的Mo掺杂BiVO₄的V位的电子结构、光学性质和光催化性能.缺陷形成能的计算结果说明BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系都是可以稳定存在的.电子结构计算结果表明：BiMo_xV_1-xO₄(x=0, 0.0625, 0.125, 0.25)四种体系的带隙分别为2.123 eV,2.142 eV,2.160 eV和2.213 eV.掺杂BiVO₄体系的带隙值均大于本征BiVO₄,且带隙随着Mo浓度的增加而增大. BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系的能带结构全部向低能量区域移动,导致掺杂体系导带底越过费米能级,Mo掺杂BiVO₄后具...     

KCrF3中的轨道有序及其成因

强关联体系中的轨道有序及其成因一直是凝聚态物理研究的热点问题.轨道有序对于巨磁阻和 超导材料的研究有非常重要的地位.利用第一性原理计算研究了KCrF₃的四方相和立方相中的轨道有序 及其成因.在四方相中, GGA和GGA+U两种方法计算结果都表明其基态是A型反铁磁和G型轨道有序. 对于立方结构, GGA方法得出铁磁半金属态是基态,而GGA+U(U_eff = 3.0 eV)得到的基态是A型 反铁磁绝缘体. 光电导测量是少数能从实验上观察到轨道有序的方法之一,因此计算了其光电导,并结合投影态密度讨论 了KCrF₃中的轨道有序.最后找到了其轨道有序的成因:电子强关联效应,而非电-声子相互作用是其 轨道 有序的物理根源.     

LiNH2 的晶格动力学、介电性质和热力学性质第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,在局域密度近似下采用线性响应的密度泛函微扰理论计算了LiNH₂的晶格动力学、介电性质和热力学性质,得到了布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,分析了 LiNH₂的红外和拉曼活性声子频率,同时给出它的介电张量和玻恩有效电荷张量. 研究表明,LiNH₂存在小的各向异性,计算所得结果与实验值和其他理论值符合较好.最后,利用得到的声子态密度进一步预测了LiNH₂的热力学性质 关键词： 密度泛函理论 晶格动力学 热力学性质 第一性原理计算     

五角石墨烯吸附H2S的第一性原理计算

硫化氢作为一种神经毒物和腐蚀性气体污染物,严重威胁人体健康并限制工业的发展.本文采用第一性原理计算的方法,研究了H₂S气体分子在原始五角石墨烯、非金属掺杂及金属掺杂五角石墨烯上的吸附行为.详细计算了H₂S气体分子与五角石墨烯之间的吸附构型、吸附能及电荷转移.结果表明:1)原始五角石墨烯和非金属元素掺杂五角石墨烯与H₂S气体分子间仅为微弱的物理吸附,无法直接用于吸附H₂S气体;2) Co、Ni、Cu及Ti掺杂的五角石墨烯对H₂S气体的吸附作用显著增强.当金属掺杂在sp~2C位置时,掺杂五角石墨烯对H₂S气体的吸附效果较好,此时的吸附均为化学吸附;3) Co、Ni、Cu及Ti掺杂的五角石墨烯均可作为H₂S气体的传感/捕获材料.其中Cu掺杂五角石墨烯吸附H₂S气体的效果最好.本文的研究结果对设计开发基于五角石墨烯的H₂S气体传感/捕获材料提供了理论指导.     

Ge，Al掺杂锰硅化合物Mn4Si7的第一性原理计算

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法,对本征Mn4Si7以及Ge,Al单掺杂和共掺杂Mn4Si7的晶体结构,能带结构,态密度以及光学性质进行了计算和分析.计算结果表明：本征态Mn4Si7的禁带宽度为0.810 eV,为直接带隙半导体材料,掺杂后晶体结构稍微变化,禁带宽度减小,且共掺杂时禁带宽度最小,电导率最好.Al以及Ge,Al共同掺杂时会产生杂质能级.掺杂后光子能量向低能级方向移动,光电导率,光吸收,反射系数都有所增大,说明掺杂改善了Mn4Si7的光学性质,从而可以提高光伏发电效率.     

第一性原理研究Al掺杂Mn4Si7的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下,利用第一性原理计算方法,对本征Mn₄Si₇以及不同Al掺杂浓度下Mn₄Si₇的电子结构及光学性质进行系统计算分析. Mn₄Si₇晶胞中有16个Mn原子及28个Si原子,建立4种Mn_16-xAl_xSi₂₈(x=0,2,4,8)的掺杂模型,计算结果表明：本征Mn₄Si₇的禁带宽度E_g =0.775 eV,属于间接带隙半导体,Al的掺入导致了Mn₄Si₇费米能级附近的电子结构发生改变,导带向低能方向发生偏移,价带向高能方向发生偏移,禁带宽度由0.775 eV降至零,呈现出金属性.计算还表明,在光子能量低能区域,Al的掺入使Mn₄Si₇的介电函数、折射率、吸收及反射系数等光学性质有所提升,改善了Mn₄S...     

Coadsorption Interfered CO Oxidation over Atomically Dispersed Au on h-BN

Similar to the metal centers in biocatalysis and homogeneous catalysis, the metal species in single atom catalysts (SACs) are charged, atomically dispersed and stabilized by support and substrate. The reaction condition dependent catalytic performance of SACs has long been realized, but seldom investigated before. We investigated CO oxidation pathways over SACs in reaction conditions using atomically dispersed Au on h-BN (AuBN) as a model with extensive first-principles-based calculations. We demonstrated that the adsorption of reactants, namely CO, O₂ and CO₂, and their coadsorption with reaction species on AuBN would be condition dependent, leading to various reaction species with different reactivity and impact the CO conversion. Specifically, the revised Langmuir–Hinshelwood pathway with the CO-mediated activation of O₂ and dissociation of cyclic peroxide intermediate followed by the Eley–Rideal type reduction is dominant at high temperatures, while the coadsorbed CO-mediated dissociation of peroxide intermediate becomes plausible at low temperatures and high CO partial pressures. Carbonate species would also form in existence of CO₂, react with coadsorbed CO and benefit the conversion. The findings highlight the origin of the condition-dependent CO oxidation performance of SACs in detailed conditions and may help to rationalize the current understanding of the superior catalytic performance of SACs.     

干燥实验中干燥曲线的处理方式讨论*

在干燥特性曲线的测定实验中,先根据物料含水量(X)随时间(t)的变化,绘制出干燥曲线(X-t),求导得到干燥速率(U),再对X作图得到干燥速率曲线(U-X)。由于测得的X-t数据点较多,U-X曲线波动较大,因此选用合适的数据处理方式以得到准确的U-X曲线对于研究干燥过程至关重要。比较了X-t曲线的几种处理方式,结果表明,当区间较小时,差商法会造成U-X曲线较大的波动,增加取差商的区间可降低波动,但区间过大可能导致U-X曲线丢失部分重要细节;相比之下,对X-t平滑处理后再取微分可明显减小波动,且保持U-X曲线趋势不变。另一个比较好的处理方法是分段拟合,得到的U-X曲线可明确划分不同阶段以及获得更为准确的关键数据;除了线性拟合外,U-X曲线的降速阶段也可用双曲线模型拟合,均有较好的拟合效果。     

Hydrogel adhesives for generalized wound treatment: Design and applications

Wound refers to the place where human body is injured and ruptured. So, wounds in a broad sense include not only skin wounds, but also damages of muscle, corneal, heart, and lung, etc. As “gold standard” of wound closure, suture and staple cause secondary damage to the tissue, and require professional skills and equipment, so noninvasive hydrogel adhesives have been developed as an alternative to close and treat different kinds of wounds. However, the existing reviews mainly discussed the research of hydrogel adhesives for skin wounds, and the focus is mostly on its types and adhesion mechanisms, but a review comprehensively discusses the design and application of hydrogel adhesives on generalized wounds for wound closure and wound healing and the unique needs of various wounds for hydrogel adhesives is still lacking. In this review, the types and adhesion mechanisms of hydrogel adhesives will be briefly described, then the research progress of hydrogel adhesives in wound treatment is reviewed in detail from two aspects: the comprehensive design principles and the unique requirements of different types of wounds. Overall, we expect that this review will provide guidance for the development of hydrogel adhesives as new avenues for generalized wound care and treatment.