基于第一性原理的S掺杂BiFeO3结构模拟和光吸收性能预测

采用基于密度泛函理论的第一性原理对S掺杂的四方铁酸铋(BiFeO_3)结构进行了模拟计算,并对其光吸收性能进行了预测。通过计算S替代O的形成能,获得了S的最可能替代位置和S掺杂BiFeO_3最稳定结构。研究发现,S取代O会造成BiFeO_3晶格沿c轴拉伸,体积膨胀。当S取代全部D1位置的O后,形成BiFeO_2S的c/a达到1.468,晶胞体积扩大近24%。电子结构分析表明,BiFeO_3掺入少量的S(Bi FeO_(2.875)S_(0.125))会使带隙减小,由原来未掺杂的1.53 eV降低到1.35 eV。BiFeO_2S相比BiFeO_(2.875)S_(0.125),虽然带隙宽度变化比较小,但导带底能带色散变小,这种变化对光的吸收有明显作用。由态密度分析可知,BiFeO_2S的导带最低点主要由Bi 6p_z和Fe3d_(z2)轨道构成,而Bi 6s轨道、O 2p_z轨道和S 2(p_x,p_y)轨道共同构成了价带     

含煤盆地深层“超饱和”煤层气形成条件

中国深层煤层气资源丰富，但总体勘探和认识程度较低，尚未形成较为系统的深层煤层气地质理论。通过解剖分析准噶尔盆地白家海凸起和鄂尔多斯盆地临兴区块深层"超饱和"煤层气井的试气/生产动态，估算原地游离气的含气量，分析了深层"超饱和"煤层气的形成条件。研究表明：①深层"超饱和"煤层气储层中除吸附气外，还含有原地游离气，用常规试气方法可直接获得气流，煤层气的产出不明显依赖于排水降压；②埋藏超过一定深度，在煤阶和温度的综合作用下，煤的吸附能力将随埋深的继续增加而降低，煤层中吸附气的饱和度有增加的趋势，在达到吸附饱和后，出现原地游离气并形成"超饱和"煤层气，盆地深层具有"超饱和"煤层气形成的优势条件；③由于地温梯度和压力梯度的不同，不同盆地"超饱和"煤层气出现的临界深度不同，异常高压和异常高热流可以降低深层"超饱和"煤层气形成的临界深度；④深层"超饱和"煤层气开发具有大大缩短见气时间、充分利用地层能量和累积产水量低等优势，有望成为未来煤层气勘探开发的一个重要领域。     

生物材料和超硬陶瓷材料的显微压痕对比分析研究

生物材料尤其是贝壳材料因其密度小,具有层状复合结构而备受关注。通过测试鲍鱼壳和文蛤壳的维氏显微硬度和断裂韧性,并与超硬陶瓷材料进行对比分析。研究结果表明,鲍鱼壳和文蛤壳的表面平均硬度分别为295HV、384HV,截面的最高硬度分别为427.4HV、397.4HV,比硬度分别为164.4、146.1,硬度和比硬度虽然比超硬陶瓷低,但与氧化铝陶瓷的比硬度相差不大,处于同一数量级;鲍鱼壳和文蛤壳的断裂韧性分别为21.1MPa·m~(1/2)、17.3MPa·m~(1/2),都比氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷和碳化硼陶瓷的断裂韧性高。鲍鱼壳和文蛤壳虽厚度很薄,但具有优良的防护性能,为制备仿生抗弹复合材料提供了借鉴。