TiF_3,TiCl_3中阴阳离子对LiBH_4协同催化机理的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了TiF3,TiCl3催化剂中阴阳离子对LiBH4的协同催化机理.研究发现:金属Ti相对于卤族元素掺杂不容易实现;金属和卤族元素同时掺杂比Ti单独掺杂容易实现;对TiF3催化剂,一种元素掺杂的实现有助于另一种元素掺杂的实现,这大大提高了掺杂浓度.基于电子结构分析,得出卤族元素单独掺杂会降低LiBH4的稳定性;Ti单独掺杂使LiBH4费米能级升高、在带隙中引入缺陷能级、使B—H键结合减弱,这些可能是Ti的卤化物催化剂大大改善LiBH4释氢性能的原因.LiBH4中加入Ti的卤化物催化剂改善其释氢性能主要是由于催化剂使B—H共价结合减弱,这使得氢容易扩散.TiF3,TiCl3催化剂,在LiBH4可逆释氢反应过程中F,Ti协同降低B—H共价结合,而Cl,Ti这种协同作用不显著,这是TiF3对LiBH4催化效果优于TiCl3的原因.     

Cr,Mo,Ni在$lt;i$gt;α$lt;/i$gt;-Fe（C）中占位、键合性质及合金化效应的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理方法,采用广义梯度近似下的PW91泛函形式,计算了合金元素Cr,Mo,Ni固溶于α-Fe（C）的电子结构,从晶格畸变、结合能、态密度、重叠布居及差分电荷密度等计算结果出发探讨了合金元素在α-Fe（C）中占位、键合性质及其合金化效应,结果表明：Cr优先占据铁素体晶胞顶角位置,而Mo,Ni 优先占据体心位置;Cr与晶胞的结合能最大,晶胞最稳定,Ni次之,Mo最低;Cr,Mo,Ni 在晶胞中都存在金属键、共价键和微弱离子键的共同作用,成键轨道主要是Cr3d与Fe3d,Mo4d与Fe3d,Ni3d与Fe3d,C2p的交互作用形成的;Cr与晶胞原子间的键合作用强,晶胞的稳定性好,对增强钢材的机械性能帮助较大,Ni的键合作用较弱,但还是能保持晶胞的稳定性,Mo虽然键合作用强,但反键作用也非常强,使晶胞的稳定性大大降低,对钢材的机械性能危害较大. 关键词： 第一性原理 α-Fe（C）')" href="#">α-Fe（C） 键合性质 合金化效应     

高压下金属间化合物CaAlSi的电子结构和晶格动力学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三元金属间化合物CaAlSi在高压下的电子性质和晶格振动性质。三元金属间化合物CaAlSi具有和MgB2类似的六角蜂巢状结构,Ca原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子。通过对Ca三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下CaAlSi费米面附近的能带发生了电子拓扑变化,压强可以导致电子拓扑结构相变(ETTs)。通过晶格动力学的研究发现,在压力的作用下,CaAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬。说明此金属间化合物在压力的作用下,其结构不是很稳定,随着压力的继续增大,可能会有新的结构出现。     

高温高压下MgSiO_3熔体结构的第一性原理分子动力学研究

基于第一性原理分子动力学方法,计算了MgSiO3熔体在0~144GPa、2 000~6 000K的微观结构及其随压力、温度的变化特征。计算的近零压2 000K下O—Si、O—Mg和O—O对分布函数的第一峰值位置分别为0.163 5、0.197 0和0.269 5nm,与实验结果吻合很好。随着压力和温度的变化,MgSiO3熔体结构发生了显著变化,尤其是随着压力增加,结构变得更致密;当密度为4.59g/cm3时,原子间的平均键长随温度(小于5 000K)增加而减小,在常压和更高的压力下,原子间的平均键长随温度变化不明显。在133GPa、4 000K条件下,MgSiO3熔体的O—Si、O—Mg和O—O平均键长分别为0.161 0、0.183 5和0.230 0nm;从地表常压到核幔边界压力,平均Si—O配位数从4变到6,桥氧数目比例由31.3%增高到72.9%。MgSiO3熔体微观结构的认识对了解地幔内硅酸盐流体性质及其对地幔动力学的影响有重要意义。     

二元Ni-Al合金极端条件下的弹性和热力学性能：全电子准谐波近似 cited: 1)

通过在原子尺度上建模来研究Al、NiAl和Ni₃Al合金在极端高温和高压下的点阵常数、弹性常数、弹性模量、泊松比和弹性各向异性因子等性质．计算得到的弹性常数均满足相应的力学稳定条件．由于NiAl和Ni₃Al具有较高的B=G值,在0～30 GPa内都属于延展性材料．通过包含电子热运动对体系吉布斯自由能贡献的全电子准谐近似方法,得到了高温高压下Al、NiAl和Ni₃Al合金的热膨胀系数、体积模量、热容和熵等．计算值与已有的实验值和理论值符合较好     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3∶Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3∶Pr3+、SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明：共掺杂后,SrTiO3∶Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm, 对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3∶Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3∶Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3∶Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光效率提高.     

GaN/AlN半导体异质结带阶超原胞法计算

为了对GaN/AlN异质结电子结构有更为深入的认识,采用超原胞模型,对其进行了基于密度泛函理论的第一性原理计算.结果发现GaN/AlN为突变同型异质结,价带顶带阶为0.62eV,与实验值很接近.通过使用常用的平均键能法、平均势法和芯态法三种近似方法对GaN/AlN带阶的计算,比较得出,超原胞法虽然计算量较大,但能够给出异质结界面附近更为详细的信息,这一点其他三种近似方法无法得到,但他们也能够得出与实验值基本一致的带阶参量.     

InSb的锂嵌入形成能第一原理计算

InSb材料在近来的锂离子电池负极材料研究中受到了重视.使用基于局域密度泛函理论的第一原理赝势法，计算了锂离子电池非碳类负极材料InSb各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算发现，闪锌矿结构的InSb材料，锂嵌入到主体材料的间隙位置时的形成能平均每个锂原子都在2.2eV左右. 关键词： InSb 锂嵌入形成能 电子结构 第一原理计算     

稀土La掺杂CrSi2电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法, 对稀土La掺杂CrSi2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, La掺杂后, CrSi2的晶格常数a, b 和c均增大, 晶格体积增大. La掺杂导致费米面进入价带, 带隙明显变窄仅为0.07eV; 在费米面附近, La原子的5d层电子态密度只占总态密度很小的一部分, 而总态密度仍然由Si的3p层和Cr的3d层电子的分波态密度决定; La掺杂后CrSi2的静态介电常数ε1(0)由28.98增大为91.69, ε2(ω)的两个介电峰均向低能方向偏移且增强, 光学吸收边向低能方向移动, 吸收峰减小. 计算结果为CrSi2材料掺杂改性的实验研究提供了理论依据.     

Sc与C共掺杂MgS电子结构与光学性质的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sc、C单掺以及共掺MgS体系的稳定性、电子结构和光学性质进行了研究,结果表明:与本征MgS体系相比,掺杂后体系的结合能仍为负值,表明掺杂体系均处于稳定状态,其中Sc-C共掺MgS体系的结合能最小,说明Sc-C共掺体系最稳定.掺杂后体系的禁带宽度均减小,表明电子由价带跃迁至导带的能量减小;此外,掺杂体系在低能区均发生了明显的红移现象,表明Sc、C掺杂能够有效的拓宽体系对可见光的响应范围.其中,Sc-C-MgS体系在费米能级附近产生了杂质能级且带隙宽度较小,在可见光范围内的吸收系数最优,可推测Sc-C共掺杂可作为提高MgS体系光催化活性的有效手段.