SO_2和NO_2在γ-Al_2O_3(110)表面吸附的第一性原理计算

采用基于平面波基组的Vienna Ab-initio Simulations Package (VASP)程序研究了SO_2和NO_2在γ-Al_2O_3(110)表面和羟基化γ-Al_2O_3(110)表面的吸附,获得了SO_2和NO_2吸附的不同构型和结构参数.对吸附能,电荷转移,差分电荷密度和投影态密度等进行分析和讨论.对比发现,在γ-Al_2O_3(110)表面SO_2的吸附能力强于NO_2.SO_2或NO_2在非羟基化γ-Al_2O_3(110)表面吸附时O原子的2p轨道和Al原子的3s3p轨道作用形成O-Al键,且SO_2吸附时键结强度高于NO_2.NO_2吸附时费米能级以下有部分反键态,削弱了与γ-Al_2O_3(110)表面相互作用.在羟基化γ-Al_2O_3(110)表面SO_2或NO_2的吸附能力会低于非羟基化表面,但是SO_2的吸附能力依旧强于NO_2.计算结果说明SO_2与γ-Al_2O_3(110)表面的相互作用强于NO_2.以上研究,将有助于理解SO_2和NO_2在γ-Al_2O_3的反应性,为进一步研究它们的非均相转化和在灰霾形成中的促进作用奠定基础.     

5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的结构和振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用混杂的B3LYP密度泛函理论方法,在Lanl2dz水平上,对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的结构进行了优化,结果表明,5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇呈现出三明治型构型,卟啉环与酞菁环呈穹型围绕在金属钇原子周围。对分子内主要的键长与键角进行了理论计算,通过频率计算,得到了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的红外光谱图,与实验所得的红外光谱图进行比对,将理论计算和实验所得的光谱主要振动峰进行了线性回归拟合,相关系数为0.992,标准偏差为16.96。理论计算与实验所获得的红外光谱图基本一致,说明本文所选用的DFT理论计算方法是可行的。通过GaussView软件对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的红外谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析讨论了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的分子静电势,确定了极大值与极小值的位置。对于研究5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇分子的性质,提供了相应的理论基础。     

含缺陷的二维CuI光电性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论计算了本征缺陷时二维CuI的光电特性,分析了能带结构以及复介电函数.本征2D CuI的带隙值为1.56 eV,为直接带隙半导体;I和Cu缺陷的引入使2D CuI的带隙值小,Cu缺陷的引入并未改变2D CuI的带隙方式,而I缺陷的引入使2D CuI变为间接带隙半导体.光学性质计算结果表明本征2D CuI的静介电函数为2.47, I缺陷的引入对2D CuI的静介电函数影响较小,但是在Cu缺陷时2D CuI的静介电函数急剧增大.     

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl₂/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl₂的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)_n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。     

卟啉基非金属纳米片用于可见光光催化制氢

本文基于密度泛函理论预测了一种用于可见光范围光催化制氢的新型二维非金属纳米材料,该材料可以由HTAP分子脱氢聚合得到,具有良好的结构稳定性,且带隙为2.12 eV,可以实现可见光区域的光捕获. 材料的带边能级位置恰好包裹水的氧化还原电位,有利于实现全光解水. 电子的迁移率略高于空穴的迁移率,有利于光生载流子的分离. 光生电子可以提供足够的驱动力使得析氢反应自发进行.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 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、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

ComBn(m+n≤6)团簇的结构，电子特性和磁性研究

基于密度泛函理论和卡里普索结构预测方法,系统研究了ComBn(m+n≤6)团簇的结构,电子特性和磁性。首先,通过卡里普索结构预测方法获得了体系的基态和亚稳态结构。基于基态结构,利用HOMO-LUMO能隙,垂直电离势,垂直电子亲和势和化学硬度分析了掺杂体系的稳定性。最后,研究了基态结构对应的自然布局分布,自然电子组态等电子特性和磁性。     

AlmNin (m+n=2–4)二元合金团簇结构和稳定性的密度泛函研究

在密度泛函理论的B3PW91水平上, 优化计算了AlmNin (m+n=2–4)团簇的几何结构、团簇基态的结合能、最高占据轨道与最低空轨道之间的能级间隙和可能的分离能. 结果表明, 随着团簇尺寸的增加, 能级间隙呈现奇偶振荡规律; Al2Ni2团簇具有最高的结合能, 易分离成Ni原子和Al2Ni团簇; 含Al的合金团簇最易先分离出一个Al原子, 而含Ni的合金团簇没有这种趋势.     

第一性原理对SinMg(n=1-12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对 团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明： 团簇的基态绝大多数为立体结构. 时,体系的基态为自旋三重度, 时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从 原子向 原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大 而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

P schl-Teller势阱中线性与非线性光学折射率变化

利用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了P schl-Teller势阱中的线性与三阶非线性光学折射率的解析表达式。P schl-Teller势阱中有两个可调参数κ和λ,势阱的形状及其非对称性会随势阱参数的取值不同而明显不同,从而其线性与非线性光学折射率变化的大小也会随势阱参数和入射光强的变化而呈规律性的变化。文章以典型的GaAs/AlGaAs势阱为例作了数值计算,数值计算结果表明,势阱的形状和入射光强对光学折射率有着重要的影响。