Electronic structures and phase transition characters of β-, P61-, P62-and δ-Si3N4 under extreme conditions: a density functional theory study

This paper describes the results of structural, electronic and elastic properties of silicon nitride(in its high-pressure P61 and P62 phases) through the first-principles calculation combined with an ultra-soft pseudopotential. The computed equilibrium lattice constants agree well with the experimental data and the theoretical results. The strongest chemical bond(N–Si bond) shows a covalent nature with a little weaker ionic character. P61-Si3N4 is more stable than P62-Si3N4 due mainly to the fact that the shorter N–Si bond in the P61 phase allows stronger electron hybridizations. We have also predicted the phase stability of Si3N4 using the quasi-harmonic approximation, in which the lattice vibration and phonon effect are both considered. The results show that the β→P61 phase transition is very likely to occur at 42.9 GPa and 300 K. The reason why the β→P61→δ phase transitions had never been observed is also discussed.     

密度泛函理论研究β,P61, P62和δ-Si3N4 Si3N4材料在极端条件下的电子结构和相变规律

本文主要采用密度泛函理论框架下的赝势平面波方法结合超软赝势计算研究氮化硅半导体材料（新发现的结构: P61和P62相）的晶胞结构、电子结构和弹性性质。计算得到的点阵常数与实验值和前人的理论值符合的相当好。该半导体材料中最强的化学键是N-Si键,N-Si键主要以共价键形式出现,同时含有微弱的离子键特征。研究还发现P61相比P62相更稳定,这是由于P61相中的N-Si键的键长较短,因此共价键更强。接着,本文通过准谐近似方法计算研究了氮化硅半导体的相变规律。在计算过程中考虑了晶格振动、声子效应和非谐效应对体系性质的影响。本文研究发现 β→P61 相变很可能在42.9GPa压强和300K温度下被观测到。另外,以前的实验研究没有观测到 β→P61→δ相变的原因在本文中也进行了讨论。     

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     

纳米TiO2-Cu2O复合膜的制备及其荧光性质的研究

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃上提拉镀TiO2薄膜,在450℃下灼烧2h。然后用化学沉积法在已制备的TiO2膜上镀一层Cu2O薄膜。用扫描电子镜(SEM)、透射电镜(TEM和HRTEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)等手段对纳米TiO2-Cu2O复合膜进行表征。结果表明,所制备的复合膜是由10nm左右的颗粒组成的,且表面比较均匀。还发现该复合膜吸收了约60%的紫外光和几乎全部的近紫外光,而在可见光部分的透射率却明显提高。另外,又用荧光光谱仪检测了在不同波长光激发下的荧光现象。研究表明,纳米TiO2-Cu2O复合膜的光学性质发生了很大的变化。     

智能数显防干烧电热水壶控制系统设计

日常生活经常会碰到电水壶烧干或者烧坏的情况出现。本文设计一款电热水壶系统以STC89C52单片机为核心,由温度测量电路、水位测量电路来进行电热水壶内温度数据、水位数据的实时测量,电热水壶的使用者能够通过LCD1602液晶屏实现电热水壶温度数据、水壶工作状态的观测。若检测到电热水壶内无水、电热水壶的加热温度数据高达到上限温度数据后,系统会声光预警,并能够自行切断加热。同时使用人员通过手机APP与智能数显防干烧电热水壶控制系统通过蓝牙建立通信,电热水壶使用人员可不在现场也能准确的了解电热水壶加热的数据信息。通过这种智能的控制方式,可以有效的掌握电热水壶的运行状况,提高了其工作效率。     

超声法制备TiO2纳米棒及其光催化性质的研究

研究了TiO2纳米棒的制备和形成机理及其在光催化降解活性艳红中的应用。采用超声法,以TiCl4为原料,制备了纳米TiO2。SEM结果显示所制备的TiO2为棒状结构,直径30 nm左右,长约200 nm。比表面积为60.500 7 m2/g。XRD显示其为金红石型晶体,700℃烧结后结晶程度增强,形貌保持不变,比表面积降到37.963 2 m2/g。超声法制备的TiO2纳米棒700℃烧结后应用于光催化降解活性艳红时,降解率高达98.94%,表现出优于P25的催化活性。     

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

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0～30GPa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．     

电解法制备纳米Cu2O及其光催化性能的研究

以紫铜板为阳极,钛网为阴极,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为添加剂,采用离子膜电解法制备纳米Cu2O晶须。由X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM和HRTEM)、比表面积(BET)等手段对产物进行了表征。结果表明,所制备的纳米Cu2O直径约10~30nm,长度约500nm,且Cu2O的生长趋势具有〈111〉面择优取向。还发现纳米Cu2O晶须的晶面上有许多孔洞,使所制备的Cu2O具有良好的光吸收能力和一定的光催化活性。此Cu2O样品降解有机染料活性艳红(X_3B)的光催化性能的结果表明,其在1h内降解活性艳红的效率达到96.4%。     

纳米Cu2O花的制备及其光学性质研究

以Cu(CH3COO)2.H2O为原料,CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)和NaOH为添加剂,NaBH4为还原剂,通过液相法在低温(60℃)的条件下分步合成了纳米Cu2O花。采用XRD、SEM、TEM和紫外–可见吸收光谱分析等手段对纳米Cu2O花进行了表征。结果表明,纳米Cu2O花的生长过程符合成核–溶解–再结晶的机制。对照实验发现,NaOH和CTMAB的浓度对最终纳米花的形成起了关键性的作用。