LiVPO4F电子结构及电化学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)结合投影缀加波(PAW)方法,对LiVPO₄F的晶体结构,电子结构和电化学属性进行了研究。从理论上获得了脱Li前后具体的晶格参数的变化。通过对其态密度的计算,发现在放电过程中,V在化合物中呈现离子态,发生+3/+4价态的转变,电子转移主要发生在V原子上;而P原子的状态比较稳定,并不发生大的电子的转移,磷酸根的空间结构也变化不大。同时LiVPO₄F的禁带宽度仅为1.63 eV,说明其在一定情况下具有良好的导电性,有利于放电过程中电子的输运。LiVPO₄F是铁磁相,磁矩为2μ_B,而VPO₄F为反铁磁相。此外,通过计算获得了LiVPO₄F的平均嵌锂电压为4.0 eV。     

高压下轻元素单质的结构相变

压力是物质独立于温度和化学组分的一个重要维度,能够有效改变物质内部原子间的相互作用,诱导形成具有新结构和新性质的高压新相,可以揭示许多常压下不曾有过的新现象和新规律,为制备出常压条件下无法得到的新材料提供了创新性源泉。元素单质在常压下大多具有简单的晶体结构,但在高压下却发生了非常复杂的结构相变,形成了多种新颖的高压相,产生了超导、超硬、金属-绝缘体相变等奇异现象,吸引了科学界的广泛关注。本文针对元素周期表中前12种轻元素单质的高压结构相变、高压相的新奇物理特性及相变产生的物理机制进行了探讨和论述,并对实验和理论高压结构相变的研究方法进行了展望。     

有序金属纳米壳材料

有序金属纳米壳结构特别是有序中空纳米壳及大孔结构兼具了光子晶体和金属纳米壳结构的光学特性,引起了国内外学者的广泛关注。本文详细介绍了有序金属纳米壳材料的制备方法与步骤,主要包括胶体晶模板的组装、所需金属壳层的制备以及胶体晶模板的去除三步,并对各步的制备方法及特点进行了描述。此外,本文还对金属纳米壳有序材料的各种应用进行了综述,简要分析了目前存在的问题并展望了今后该材料的研究方向。     

金属离子与腺嘌呤异构体复合物的稳定性

在B3LYP/6-311++G**//6-31+G*基组水平上结合PCM模型系统的优化了气相和液相环境中14种腺嘌呤异构体与四种金属离子(Na+,K+,Mg2+,Ca2+)形成的132个稳定复合物。通过能量对比,得到了所有复合物异构体在气液两相中的稳定性顺序及不同金属离子与同一异构体形成的复合物的能量排序,首次给出了液相中这些不同金属离子复合物的最稳定结构。结果发现溶剂效应导致了液相中的复合物稳定性顺序与气相中的相比发生了很大变化;同一异构体与不同金属离子形成的复合物其稳定性在排序中也变化很大。对于这些变化,本文分别从金属离子与腺嘌呤的复合物在气相中的结合能(EBE)及在液相中的溶质溶剂相互作用能(Epol)能等方面进行了系统的阐述     

特种功能材料实验室简介

<正>河南大学特种功能材料重点实验室是以材料的制备、性能与结构表征、应用开发为主要研究内容的跨学科综合实验室,是进行科学研究和研究生教育的研究教学实体.     

1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的理论计算及QSAR研究

在B3LYP/6-31＋g(d)计算水平下, 通过运用密度泛函理论(DFT)量子化学方法, 对7种1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的电子结构特征进行了研究, 获得了它们的电离能、亲合能、化学硬度、化学软度、化学势、电负性、亲电性、分配系数、折射率、极化率、分子体积和分子表面积等参数. 结果表明, 在2-氨基苯并咪唑衍生物的1位引入取代基团, 对化合物的电荷布居和结构性质都有较大的影响|关联了定量结构-活性关系(QSAR), 7种化合物的半数致死量LD₅₀与极化率等有较好的相关性. 这些结果可为1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的氧化代谢实验研究和毒性机理揭示等提供重要信息.     

17电子钒开环夹心羰基配合物的合成及XRD,IR,EPR研究

以４种甲基取代戊二烯基为配体合成了４个过渡金属钒开环夹心羰基配合物［２，４－（ＣＨ３）２Ｃ５Ｈ５］２ＶＣＯ（Ｉ），［２，３－（ＣＨ３）２Ｃ５Ｈ５］ＶＣＯ（Ⅱ），［２－ＣＨ３Ｃ５Ｈ６］２ＶＣＯ（Ⅲ）和［３－ＣＨ３Ｃ５Ｈ６］２ＶＣＯ（Ⅳ），其中Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ为新配合物，用Ｘ射线单晶衍射，ＩＲ，ＥＰＲ法对所合成配合物进行了结构表征，发现Ｉ具有两种晶相。     

Mg-Ni-Nd非晶电极合金充放电过程中的组织结构变化及对其放电容量的影响

采用熔体快淬法制备了(Mg70.6 Ni29.4)90Nd10的非晶贮氢合金带,用X射线衍射仪和高分辨电镜对该合金在充放电循环过程中的组织结构演变进行了动态跟踪.结果表明:(Mg70.6Ni29.4)90Nd10贮氢合金在充放电循环过程中由非晶态慢慢晶化为纳米晶,初生相NdMg2 Ni9在循环过程中逐渐转化为Mg2 Ni,α-Mg和Nd2H5相.电化学性能测试表明,由于微观结构的变化对其放电容量的影响过程分为3个阶段:首先是前两个循环的活化过程,在第3个循环达到放电容量最高值(580.5 mAh·g-1);接下来是放电容量显著降低的4～10个循环阶段;最后是放电容量保持稳定的11 ～20个循环.研究发现NdMg2 Ni9相的存在和保持合金的非晶结构是提高镁基电极合金循环稳定性的重要因素.     

中心金属离子改变诱导MOFs结构和光催化性能的改变

在相同的水热条件下,铜盐、钴盐分别和配体H₂PPCA（H₂PPCA=5-pyrazin-2-yl-1H-pyrazole-3-carboxylic acid）发生反应,生成了2个结构截然不同的金属有机配合物,分别是[Cu（PPCA）（H₂O）]·H₂O（HPU-7）和{[Co（PPCA）（H₂O）]·H₂O}_n（HPU-8）。HPU-7是由CuCl₂·2H₂O与配体在160℃下反应而成的,它呈现出零维的双核铜单元结构。HPU-8是由Co（NO₃）₂·6H₂O与配体在160℃下反应生成的,它呈现出由双核钴单元与配体的骨架相连而成的4,4-连接的二维层结构。中心金属离子的改变导致了不同结构MOF的形成,并且它们的电化学性能研究表明它们是很好的半导体材料,它们都对亚甲基蓝（MB）具有较好的光催化效果。