新型非贵金属碳材料的开发及其氧还原性能研究

高效碳基非贵金属氧还原催化剂的开发是燃料电池突破高成本壁垒,实现商业化应用的关键.本文以金属有机框架为前驱体,采用简易的硫化-烧结处理工艺设计获得了一种新型钻/氮掺杂的多孔碳材料.通过对制备工艺进行优化,提高了材料的氧还原催化活性,分析获得了材料的微观结构与氧还原性能之间的相互影响规律,为非贵金属催化剂的开发提供了参考...     

Room-Temperature Magnetism Realized by Doping Fe into Ferroelectric LiTaO3

We synthesize LiTal-x FexO3-σ （LTFO） remain single phase up to x = 0.09 ceramics by the conventional solid-state reaction method. The samples The magnetic measurements show that the doping of Fe successfully realizes ferromagnetism of LTFO at room temperature. The dielectric measurements indicate that LTFO is ferroelectric, similarly to LiTaO3 （LTO）, but its ferroelectric Curie temperature seems to decrease with the increasing Fe content. By means of doping Fe ions into LTO, the coexistence of spontaneous electric polarization and spontaneous magnetic moment is realized at room temperature.     

基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极 氧还原反应机理研究

双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1～3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O₂的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.     

碳纳米锥吸附Na的第一性原理计算

本文采用第一性原理计算结合从头算分子动力学的方法,研究了碳纳米锥(CNC)、B和N掺杂碳纳米锥(B-CNC和N-CNC)的稳定性,结果表明CNC、B-CNC和N-CNC均可以稳定存在.在此基础上分别研究了Na原子在CNC、B-CNC和N-CNC上的吸附行为.结果表明：1) Na原子在CNC五元碳环中心顶部位置的吸附最强,吸附能为-2.52 eV. CNC的能隙(Eg)为1.96 eV. 2) B和N掺杂CNC后,B-CNC和N-CNC的导电性均显著增强. 3)与CNC相比,Na原子在B-CNC上的吸附增强,而在N-CNC上的吸附则显著减弱.这表明B-CNC有望作为Na离子电池的负极材料.本文的研究结果对以CNC为负极材料的Na离子电池的研究提供了理论指导.     

Be，C双受主共掺杂实现P型AlN的第一性原理研究

基于密度泛函理论 Density Functional Theory 的第一性原理平面波超软赝势方法USPP,首先对Be、C掺杂AlN的晶格结构进行优化,得到其稳定结构．然后对Be、C掺杂AlN的晶格参数、结合能、能带结构、电子态密度和电荷集居数进行了详细地计算和分析．计算结果表明：Be-2C共掺杂AlN的构型具有更稳定的结构,能使受主能级变宽、非局域化特征明显．因此,Be-2C共掺杂AlN有望成为一种更稳定高效的p型掺杂手段．     

铕取代的锆硼钨多金属氧酸盐的制备和发光特性

制备了高发射效率的稀土多金属氧酸盐BPOM:Eu及ZrPOM:Eu荧光体,并对其结构及发光性质进行了研究。结果表明样品具有Keggin结构,Eu在两类样品中均有肉眼可见的在红光区的强发射。但在BPOM:Eu中以⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁发射为主,在ZrPOM:Eu中以⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁发射为主。铕在ZrPOM:Eu中的对称性低于在BPOM:Eu中的对称性。这种差异也使铕离子的激发光谱具有不同的特征。铕在两种多金属氧酸盐中均有浓度猝灭,在BPOM:Eu中浓度为2.0%时发射强度最大;在ZrPOM:Eu中浓度为2.4%时发射强度最大。在ZrPOM:Eu中有较弱的配体到中心铕离子的能量传递,而在BPOM:Eu中却未观测到能量传递现象。     

CeO_2和Y_2Ba_1Cu_1O_(5-δ)共同掺杂对Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)的超导电性及其晶格结构的影响

采用固相反应法成功制备出一批Y123与Y211的摩尔比为1∶0.47的混合物,并在此混合物的基础上掺入CeO2,掺入的比例x分别为0.5wt%、1.0wt%、2.0wt%、3.0wt%、4.0wt%。采用了X-射线衍射仪对样品的晶格结构进行了分析,测量结果表明:x=1.0wt%时掺杂效果最好,同时也充分说明Y123的晶格结构与其超导电性之间存在着一种内在的必然关联。并通过对其测试临界转变温度以及转变宽度,测量结果也充分验证了上述结论。     

Zr基金属玻璃电子输运性质的研究

在4—300K 的温度区间内,测量了金属玻璃 Zr_(100-x)Co_x(x=22,28,33.2)和Zr_(66.7)M_(33.3)(M=Fe,Ni,Cu)的电阻温度关系.实验指出,这两组典型的 Zr 基金属玻璃的电子输运性质,有着共同的规律性.分析表明,在10K80K 时,这种规律与现有的理论有较大的偏离,对这种偏离出现的可能起因作了讨论.     

基于第一性原理计算Mn掺杂MoS2对油中溶解气体的吸附性能

CO、C₂H₂、CH₄是溶解在变压器油中的典型故障特征气体,其种类和浓度能够反映油浸式变压器绝缘故障的不同类型和严重程度,进行油中溶解气体分析是在线检测变压器运行状态的重要方法.基于第一性原理,通过Mn-MoS₂单层对三种气体的吸附能、转移电荷、态密度和形变电荷密度等参数以及解吸性能分析和灵敏度计算,提出了一种基于Mn-MoS₂材料的气敏传感器对油中溶解气体进行分析的方法.结果表明Mn-MoS₂对CH₄是物理吸附,对CO和C₂H₂是化学吸附.对于Mn-MoS₂来说,CH₄在常温下吸附能力差且灵敏度低,CO在不同温度下均有较强的吸附能力,而C₂H₂在常温下吸附稳定,高温下易解吸且响应灵敏度高.因此,Mn掺杂的MoS₂体系可预期作为CO的气体吸附剂和检测C₂H