Ce-C共掺杂SnO2导电性能和力学性质的第一性原理研究

AgSnO2触头材料由于优异的性能成为代替AgCdO的电接触材料之一,但由于SnO2导电性能较差以及硬度大,会使材料变脆,容易形成裂纹,降低了AgSnO2触头的使用寿命.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了稀土元素Ce和C单掺杂以及共掺杂SnO2的导电性能和力学性质.通过超晶胞结构优化后的能量计算,得到了超晶胞...     

Y-W掺杂AgSnO2触头材料电性能理论分析

AgSnO2作为电接触材料,电寿命低于AgCdO材料,为了提高AgSnO2材料的导电性,对SnO2材料进行掺杂研究。利用第一性原理,通过原子替代的方法,分别用Y、W元素单掺SnO2以及共掺的形式,将SnO2中的Sn元素以16.7%的比例进行原子替换,计算掺杂后SnO2的晶格参数、能带结构、态密度和电荷布居。结果表明：掺杂后的SnO2晶胞,体积增大。通过能带和态密度分析得出,单掺与共掺之后的材料导带底部和价带顶部均向费米能级靠近,共掺之后Y的4d轨道使导带宽度变窄,Y的4d轨道和W的5d轨道同时作用,形成杂质能级,帮助电子跃迁,导电性增强。共掺后原子的成键方式改变,新生成Y-O键和W-O键。共掺后的材料比单掺更能增加SnO2的导电性,为之后AgSnO2触头材料的研究提供了理论依据。     

Ⅱ型范德华异质结g-C6N6/GaTe光催化剂的第一性原理研究

二维材料因其独特的物理性质在光催化领域备受关注,通过构建异质结是提高二维材料光催化性能的有效策略。基于密度泛函理论,采用第一性原理方法系统研究了g-C₆N₆/GaTe范德华异质结的光催化性质。计算结果表明：g-C₆N₆/GaTe的晶格失配率为0.6%,形成能为-486 eV,异质结构稳定;异质结是带隙值为1.45 eV的间接带隙材料,形成稳定的能带交错排列,价带和导带的能带偏置分别为0.56和1.54eV,同时在界面处生成由g-C₆N₆指向GaTe的内置电场,构成典型的Ⅱ型异质结构。在内置电场和带偏作用下,有利于光生电子-空穴对的有效分离,提高异质结的光催化性能。异质结在可见光范围内的光吸收系数高达约7×10⁴cm^-1,制氢转换效率为16.48%,有利于光解水反应。最后,尝试对异质结施加载荷,在拉伸应力作用下异质结有明显的红移显现。g-C₆N₆/GaTe异质结是一种具有...     

N,O,S取代2-巯基苯基黄铜矿捕收剂性质影响的第一性原理研究

采用密度泛函理论分析了2-巯基苯并噻唑(MBT)、2-巯基苯基恶唑(MBO)和2-巯基苯基咪唑(MBI)三种螯合捕收剂的电子结构,系统地研究了分别取代N、O、S原子对捕收剂的性质的影响.研究结果表明:MBO费米能级附近主要由硫原子贡献组成,S1、S2原子具有较高活性,表现出更强的电子活性,说明MBO的捕收性和选择性比其...     

基于第一性原理计算的共掺型p型ZnO光电学特性对比研究

采用基于DFT的第一性原理研究了本征ZnO和Ag单掺、Ag-F（或N）共掺ZnO体系的晶格结构、电子结构和光学性质。结果表明：各掺杂体系与本征ZnO相比晶格常数a、c和晶胞体积基本都有所增大;虽然N3-离子半径高于F-,但Zn15AgO15N晶胞体积低于Zn15AgO15 F,是由于Zn15AgO15N体系的Ag-O和N-Zn键长均低于Zn15AgO15 F体系的Ag-O和F-Zn键长,且Zn15AgO15 N体系结构更稳定;Zn15AgO15N体系中杂质能级有所降低,所需电离能降低,杂质更易电离,Ag4d、N2d和O2p态电子在VBM处形成杂化;Zn15AgO15N在紫外光区和可见光区的吸收率和反射率上有较大的增强。Zn15AgO15 F体系由于施主-受主的补偿效应,导致了总体结构的不导电,可以看出Ag-F共掺不适合用于ZnO的p型转化,而Ag-N成功实现了浅施主能级的p型转化,且具有较好的光电学特性。这为ZnO在紫外短波长光电子器件上的应用提供了一定的依据。     

In、Bi、Sb掺杂SnO2锂化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波赝势(USPP)法,以In、Bi、Sb掺杂SnO2为主要研究对象,构建了M1-XSnxO2二维片状材料模型并模拟其锂化过程,获得Li+饱和浓度曲线;构建M1-XSnxO2三维晶体结构并计算其能带结构、态密度,分子轨道和布居;使用过渡态搜索（TS search）方法评估了Li+扩散的能垒;结果表明,M1-XSnxO2锂化至饱和状态时锂浓度分别为Li0.47SnO2、Li0.47In0.3Sn0.7O2、Li0.47Bi0.3Sn0.7O2、Li0.59Sb0.3Sn0.7O2;SnO2、In-SnO2、Bi-SnO2、Sb-SnO2的带隙分别为1.23eV、1.72 eV、1.47 eV、0.23 eV,其中Sb-SnO2态密度在费米能级处脉冲峰的展宽范围扩大到-2 eV ~ 6 eV,这表明Sb原子的掺杂使得原子间的耦合作用增强,带隙减小,轨道范围变大,电子的非局域性变强;掺杂In、Bi、Sb原子后SnO2离子键的键级由0.33分别转变为0.22、0.03、0.02,离子性依次增强,其中Sb-SnO2的离子性最强,Sn-O键强度最低。同样的路径下Li+在SnO2、In-SnO2、Bi-SnO2、Sb-SnO2中扩散所需的最大能量分别为1.1eV 、0.75 eV、 1.03 eV、0.56 eV;金属元素Sb掺杂SnO2可有效增强其锂化能力。     

非金属(C、N、S、P)掺杂对锐钛矿TiO2性质影响的第一性原理研究

利用 Materials studio软件建立了锐钛矿原胞模型,采用非金属C、N、S、P置换TiO₂中O的方式进行掺杂,建立TiO1.X 0.125 (2×1×1)(X 为 C、N、S、P)超晶胞,采用基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的Castep 软件包对锐钛矿TiO₂和TiO 1.875 X 0.125 的能带结构、态密度和光学性质进行分析。结果表明:非金属掺杂锐钛矿TiO₂的带隙值较锐钛矿TiO₂均减小,分别为0. 57eV (TiO 1.875 C 0.125 )、1. 93 eV ( TiO 1.875 N 0.125 )、1. 30 eV ( TiO1.875 S 0.125 ) 和 0. 21 eV(TiO 1.875 P 0.125 ),并且光吸收边界均出现了不同程度的红移( TiO1.875 P 0.125 > TiO 1.875 C 0.125 >TiO 1.875 S 0. 125 > TiO1.875 N0.125 )。 非金属(C、N、S、P)掺杂均会窄化锐钛矿 TiO 2 的禁带宽度且使能带变得致密,C、P 掺杂材料的价带和导带均向低能量区偏移,而N、S 掺杂材料的导带出现负移,价带偏移不明显。由于C-2p、N-2p、S-2p、P-3p 轨道与 O-2p 和Ti-3d 轨道的不同程度杂化耦合,禁带中不同位置出现了不同数量的杂质能级,进而形成新的可见光吸收区,并且可捕获价带电子,延长光生电子和空穴的复合时间,有利于提高光催化效率。其中,C和P掺杂锐钛矿TiO 2的带宽较窄、带隙值较小、红移程度高,在可见光区光催化活性较高。     

B掺杂C3N对SO2催化氧化的第一性原理研究

通过第一性原理计算,采用Dmol3模块考察了B原子分别掺杂C3N二维材料的C位(B/C-C3N)和N位(B/N-C3N)所形成的两种单原子催化剂的结构、电子性质以及催化性能。首先,分析了B掺杂C3N的两种结构的稳定性与电子性质,发现B的掺杂使两种结构的稳定性均显著增强,B/C-C3N的电子性质变化更大,由半导体变成了导体。然后,分析了C3N、B/C-C3N和B/N-C3N这3种催化剂对SO2氧化反应的催化性能,计算比较了对O2与SO2的吸附能、电荷转移量、稳定构型、态密度以及O2活化后的键长。结果显示3种催化剂对O2的吸附能均大于SO2,均服从E-R机理,其中B/C-C3N对O2的吸附能最大、O2与SO2之间吸附能之差最大,对O2的活化程度最高,表现出最利于SO2催化氧化反应的性能。态密度分析也表明,O2与B/C-C3N在费米能级附近的杂化作用最强,这更利于反应的发生。因此,B/C-C3N具有成为SO2氧化反应优良催化剂的潜力。     

B(N)掺杂碳纳米管吸附Cu原子的第一性原理研究

利用第一性原理研究了Cu原子与纯(5,5)型碳纳米管、掺B(5,5)型碳纳米管、掺N(5,5)型碳纳米管的吸附作用。结果表明,掺杂B(N)增强了Cu原子在碳纳米管表面的吸附能,其中掺B形成缺电子结构,提高了Cu原子与碳纳米管之间的离子性键结合,掺N形成多电子结构,提高了Cu原子与碳纳米管之间的共价性键结合,特别是掺B改善了Cu原子与碳纳米管之间的电荷转移。此类掺杂有助于改善Cu基碳纳米管复合材料界面的电接触特性。     

Al和Mg共掺杂LiFePO4/C正极材料的电化学性能研究

采用高温固相法合成了LiFePO₄/C和Al、Mg共掺杂的LiFe_0.95Al_0.03Mg_0.02PO₄/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量仪(EDS)、恒流充放电测试、循环伏安法(CV)等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。XRD结果表明,Al、Mg共掺杂后的样品并没有破坏LiFePO₄的橄榄石结构,同时还增强了LiFePO4结构的稳定性、提高了电子导电性和Li⁺扩散速度;通过SEM和EDS观测到LiFePO₄呈球形颗粒,并在复合样品中检测到有Al和Mg元素存在。分别以0.5C、1C、3C和5C倍率充放电,LiFe_0.95Al_0.03Mg_0.02PO₄/C的放电比容量分别为145.1、142.6、133.2和124.9 mAh/g;1C倍率下循环30次后仍保持99.2％的初始容量,显示出良好的循环寿命。     

Fe2O3对NdF3-LiF-Nd2O3体系电导率的影响

利用交流阻抗法和连续改变电导池常数法在氮化硼毛细管中测量熔盐NdF₃-LiF、NdF₃-LiF-Nd₂O₃、NdF₃-LiF-Fe₂O₃和NdF₃-LiF-Nd₂O₃-Fe₂O₃的电导率,探究了温度和熔盐成分对电导率的影响。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=7∶3)与1%Nd₂O₃组成的熔盐电解质的电导率最为稳定。温度、Fe₂O₃和Nd₂O₃的质量百分比相同情况下,Fe₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响小于Nd₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响,并且Fe₂O₃和Nd₂O₃组合添加对NdF₃-LiF电导率的影响远大于Fe₂O₃或Nd₂O₃单独添加对NdF₃-LiF电导率的影响。1200℃时,NdF₃-LiF-Nd₂O₃(1%~2%)-Fe₂O₃(1%~2%)的电导率相对稳定,Fe₂O₃含量对电导率的影响相对较小。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=9∶1)-Nd₂O₃(≤2%)-Fe₂O₃(≤2%)的电导率拟合公式为K=-2.71817+0.00615T-0.23978xNd₂O₃-0.28133xFe₂O₃。     

浅析电机车常出现的机械和电气故障

井下轨道运输主要依靠矿用电池电机车牵引煤车,矸石车,材料车等车辆来完成各主要运输巷道和石门巷道装卸载地点的物料和设备需求。预防和及时处理电机车常出现的机械和电气故障,能提高电机车的运转率,保障矿井运输系统畅通无阻。     

新疆某高硅锌精矿矿石性质及其处理工艺探讨

考察了新疆某高硅锌精矿矿石的主要元素分布、粒度、主要物相等矿石性质,在此基础上探讨了三分之一法(Radina法)、分粒级浸出、快速中和法和常规法等工艺处理该矿石的可行性,为此类高硅锌精矿的开发利用提供依据。结果表明,适合采用常规法处理该类矿石,在矿浆沉降中采用上清液自稀释降低矿浆浓度的方式可加速矿浆沉降,改善矿浆澄清性能。该工艺在处理高硅锌精矿中既能够确保浸出率又能够实现浸出矿浆良好的沉降,同时具有易于操作控制的优势。     

(Ti_(5)Si_(3)+TiB_(w))/TC11复合材料力学性能与摩擦学性能北大核心

基于构型设计、多元多尺度混杂增强体的理念,设计制备高强韧、高抗磨损的(Ti_(5)Si_(3)+TiB_(w))/TC11钛基复合材料,研究了(Ti_(5)Si_(3)+TiB_(w))/TC11钛基复合材料的物相组成、显微组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:增强体Ti_(5)Si_(3)、TiB_(w)原位生成完全,TiB_(w)、Ti_(5)Si_(3)形成增强体准连续网状的结构。烧结态基体为魏氏组织,组织致密,1100℃固溶时效处理后基体组织为网篮组织,增强体团聚减少。增强体Ti_(5)Si_(3)、TiB_(w)起到承载作用,强化了相界。烧结态和固溶时效态(2%Ti_(5)Si_(3)+5%TiB_(w),均为体积百分数,下同)/TC11的抗压强度分别为1812.1、2104.6 MPa。通过固溶时效处理调控复合材料组织,复合材料强度提高,塑性得到改善。(Ti_(5)Si_(3)+TiB_(w))/TC11复合材料摩擦磨损方式以磨粒磨损、氧化磨损为主。增强体TiB_(w)、Ti_(5)Si_(3)形成网状隔离墙,起到有效的承载与减少基体磨粒/屑剥落的作用,降低磨损率,提高了(Ti_(5)Si_(3)+TiB_(w))/TC11复合材料抗磨损性能。其中,1100℃固溶及600℃时效处理态(2%Ti_(5)Si_(3)+5%TiB_(w))/TC11的平均磨损率为3.02×10^(-5)g/(N·m),比烧结态TC11的平均磨损率降低67%,磨损率小,具有高的抗磨损能力。     

AHP在煤矿机电管理中的应用

随着综合机械化采煤在煤矿生产的应用不断增加,煤矿机电管理已经成为制约煤矿发展的一大因素。本文就层次分析法在煤矿机电管理中的应用做以介绍,希望能对机电管理提供参考。     

固溶和时效处理对铝热法制备Cu-Ti合金组织和性能的影响

Cu-Ti合金作为导电弹簧,互联接插件等重要元器件的制备材料,其大规模工业制备方法和热处理工艺仍是当前铜合金领域亟需开发和推进的重点。本文采用具有工艺简单、环保节能、成本低廉等优点的铝热法制备了Ti含量分别为1.0 wt.%、4.5 wt.%、10.0 wt.%,即成分区间较大的Cu-Ti合金,且进一步采用固溶和时效处理来调控合金的综合性能。结果表明时效态的Cu-1.0 wt.%Ti和Cu-4.5 wt.%Ti合金中Ti元素主要呈固溶状态,只有非常少量尺寸较小的析出相,而Cu-10.0 wt.%Ti合金中存在大量尺寸较大的Cu4Ti相析出。随着Ti含量的增加,合金的导电率有明显降低的趋势,而硬度和强度则呈现与之相反的趋势。对于成分相同的合金,相较于固溶状态,时效后导电率先略微下降然后上升,450 °C时效4 h后,三个成分合金的导电率均高于固溶态合金;450 °C时效2 h后,Cu-1.0 wt.%Ti和Cu-4.5 wt.%Ti合金均获得了硬度、强度和延伸率的最大值,Cu-10.0 wt.%Ti合金的硬度和延伸率也获得了极大值,其屈服强度和抗拉强度则是随着时效时间呈略微下降的趋势。     

深部砂岩力学特性试验与本构模型

为深入探究岩石强度劣化特性对深部开采工程稳定性的不利影响。以红庆梁深立井工程为背景,对现场砂岩岩样开展不同围压条件下三轴压缩试验,结合Mohr-Coulomb强度理论研究了砂岩应力-应变、强度与变形等特征;基于岩石损伤变量服从Weibull分布的特点,推导出砂岩损伤软化本构模型,探讨了模型参数F_0和m与围压的函数关系,结合模型参数对模型的影响及砂岩应力-应变曲线变化特点,采用非线性拟合方法对模型参数进行修正,最后得到修正的损伤软化本构模型;利用FLAC~(3D)对修正后的本构模型数值求解,将理论计算结果与砂岩全应力-应变曲线对比验证;通过构建马头门硐室围岩数值模型对修正后本构模型进行工程应用,并分析了数值计算结果的合理性。结果表明:①砂岩变形参数对围压敏感度较低,强度参数受围压影响较大,不同围压条件下,当应力达到峰值后,砂岩呈现出明显的应变软化特性;②通过FLAC~(3D)数值验证结果可知,损伤软化模型理论计算应力-应变曲线与试验曲线高度吻合,说明模型具有较高的真实性,能反映砂岩在复杂应力状态下的破坏全过程;③利用数值模拟方法对深部马头门硐室围岩与支护结构破坏规律分析表明,在拱顶及拱肩位置较易出现塑性剪切破坏,并且与实际工程中支护结构破坏位置及范围基本相同。     

镁锰锶合金力学性能的研究

研究了Sr对镁锰铅合金力学性能的影响.拉伸实验结果表明,元素Sr能细化合金中晶粒,提高镁锰铅合金的抗拉强度及伸长率,但同时也会降低合金的弹性模量.     

黄铁矿的吸附性能研究现状及进展

黄铁矿是自然界中储量最丰富的硫化矿之一,常与铅、锌、铜等价值较高的硫化矿共生。针对被高碱抑制的黄铁矿,常使用活化剂改善其可浮性,从而活化选硫,而活化剂对黄铁矿表面性质的影响是研究其作用机理的关键。本文详细阐述了黄铁矿晶体性质,包括其微观晶体结构、能带结构、态密度、Mulliken布局、电化学性质等;以黄铁矿表面物种演变为切入点,介绍了表面杂质掺杂、空位缺陷和表面氧化对其可浮性的影响。综述了离子活化和活化药剂的作用机理：铜、铅离子活化会在黄铁矿表面形成吸附活性位点,促进捕收剂吸附;酸类活化剂会清除黄铁矿表面亲水沉淀和氧化产物;盐类活化剂则会与黄铁矿表面原子反应,改变黄铁矿表面性质和水化层结构,从而促进浮选。加强对活化剂作用过程中黄铁矿表面性质的观察、表征、精确计算和模拟,可为黄铁矿的高效清洁活化剂研发、资源合理利用和环境保护提供一定科学依据。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。