Nb、Al共掺杂MoSi2弹性性质的第一性原理计算

通过第一性原理计算研究了Nb、Al共掺杂MoSi2晶体的电子结构、弹性常数和Mullikan布居数。结果表明,Nb、Al共掺杂可大幅提高MoSi2的韧性和导电性,当Nb和Al共掺杂量达到x=0.25时,MoSi2的弹性模量从408.86GPa降低到261.30GPa。MoSi2的电子态密度和Mullikan布居数分析表明,Nb和Al掺入后MoSi2电子态密度发生蓝移,费米能级处的电荷密度增加,体系的导电性能提高。掺杂后Mo-Al、Nb-Si键布居数减小,键长增大,原子间的共价性减弱,而Al-Si键间的共价性增强。晶体中各方向键长和键能的分布趋于对称化,MoSi2晶体韧性增强。     

铁氮化合物稳定性和弹性性能的第一性原理研究

目的计算分析ζ-Fe_2N和ε-Fe_3N两种铁氮化合物的结构稳定性和弹性性能。方法采用第一性原理模拟计算方法。结果两种物相的理论晶格常数与实验值吻合较好,且两者的形成能均为负值。通过两种物相的单晶弹性常数获取了相应的多晶弹性性能,所计算体模量(B)、剪切模量(G)和杨氏模量(E)均高于实验值。ε-Fe_3N多晶弹性性能的计算值与实验值存在一定的比例关系,约为1.3∶1,这个比例也适用于γ'-Fe_4N的体模量。两种物相的B/G比值分别为2.63和2.16。结论ζ-Fe_2N和ε-Fe_3N具有一定的热力学稳定性。两者的剪切模量和杨氏模量接近或优于钢,且具有一定的塑性。两种物相的弹性各向异性与它们的晶体结构密切相关。     

S掺杂2H-CuGaO2结构与性能的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法,研究不同浓度S掺杂对2H-CuGaO₂能带结构和电子特性的影响规律。结果表明,掺杂后2H-CuGaO₂仍是间接带隙半导体,且带隙值随着掺杂浓度增加而增加;掺杂过程形成费米能级,对2H-CuGaO₂导电性产生影响。     

钼在Cr2AlC中合金化行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了Cr2AlC的M位置的固溶体Cr4-xMoxAl2C2的相稳定性及电子结构.通过对Cr4-xMoxAl2C2的弹性常数、形成能和结合能的计算分析,得到Cr4-xMoxAl2C2在力学和热力学上都是稳定的,从而确定Cr4-xMoxAl2C2是结构稳定的化合物.另外,还对Cr4-xMoxAl2C2的体模量、剪切模量和态密度进行了计算与分析.通过对B/G的分析发现,Cr4-xMoxAl2C2表现出脆性,但随Mo含量的增加,Cr4-xMoxAl2C2的韧性逐渐提高.     

Ca、Sr和Ba掺杂Mg_2Si弹性性能和电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势方法研究了合金元素X(X=Ca、Sr、Ba)掺杂Mg2Si的占位情况:(1)取代Mg原子位置;(2)取代Si原子位置;(3)间隙固溶到Mg2Si晶胞中。分析合金系Mg7Si4X,Mg8Si3X,Mg8Si4X的形成热和结合能可知,Mg7Si4X的形成热和结合能均为负值,且最小。表明Mg7Si4X更容易形成稳定化合物,具有较强的合金化能力,且Ca,Sr,Ba掺杂Mg2Si时有优先占据Mg原子的倾向。研究Mg7Si4X的弹性模量和电子结构发现:Mg7Si4Ca、Mg7Si4Sr为脆性相;Mg7Si4Ba为延性相,塑性最好;掺杂Ca,Sr,Ba使Mg2Si逐渐由脆性向韧性转变。Ca,Sr,Ba的掺入均使Mg2Si的电子态密度发生偏移,费米能级处的电荷密度增加,导电性增强,共价键作用减弱,合金系结构稳定性减弱。     

RhZr2电子结构和弹性性质的第一性原理

通过基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理(First Principles),分别应用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算四方晶相RhZr2基态的电子结构和弹性系数矩阵。对四方晶相结构的RhZr2进行几何优化,对其能带结构、总态密度和分态密度以及差分电荷密度进行研究,并计算RhZr2晶体的原胞总能量与形成焓。计算得到RhZr2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44、C66分别为195.38、176.80、109.00、235.65、11.12、24.51GPa,体积模量为156.92(±2.22)GPa,在[100]、[010]和[001]方向上的杨氏模量分别为34.77、34.77、171.80GPa,切变模量Gxy、Gzx、Gzy分别为24.79、14.57、19.68GPa。     

Bi掺杂Mg2Si的稳定性,弹性性能和电子结构的第一性原理计算

从动力学角度研究合金元素Bi对Mg_2Si的掺杂情况,采用CASTEP中基于密度泛函理论的第一性原理方法分析了合金元素Bi掺杂Mg_2Si的占位情况、结构稳定性、弹性性能和电子结构。计算结果表明:Mg_2Si、Mg-7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均可稳定存在于体系中,Bi原子优先占据Mg_2Si晶体中Si原子位置,Mg_8Si_4Bi间隙固溶体不稳定存在体系中;Mg_Si、Mg_7Si_4Bi、Mg_8Si_3Bi均为脆性相,掺杂合金元素Bi后可以提高Mg_Si的韧性、合金化能力和导电性;Mg_2Si的成键本质是金属键、共价键和离子键的结合,Bi原子掺杂Mg2Si后产生Bi-Si和Bi-Mg键合作用,有利于提高体系的稳定性。     

TD3合金氧化性能的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法研究了TD3合金中O相、B2相和α2相的合金原子空位形成能及氧原子在三相中的能量稳定性和扩散行为。计算结果表明：三相中的Al原子空位形成能均低于Ti和Nb,有利于TD3合金表面生成α-Al2O3占主导地位的氧化膜。氧原子在O相、B2相和α2相的八面体间隙位置的间隙能低于四面体间隙位置处,且在富钛八面体间隙位置的间隙能最低,最低氧原子间隙能分别为-5.0815eV、-4.9425eV和-5.9315eV。氧原子在O相、B2相和α2相沿最佳扩散路径扩散需要跨越的势垒分别为0.812eV、1.913eV和1.164eV。     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

Ti2AlC热力学性能的第一性原理研究

利用基于第一性原理计算方法的CASTEP,结合准谐德拜模型对Ti2AlC热力学性能进行研究。通过Burch-Murnaghan拟合E-V曲线,得到Ti2AlC的平衡体积,并计算在常压和不同温度下的标准摩尔生成焓,标准熵,标准摩尔生成吉布斯自由能等热力学数据。     

SnO_2颗粒大小对Ag/SnO_2(10)材料组织与性能的影响

采用机械混粉、冷等静压成形、烧结、热挤压、轧制、拉拔、中间热处理等工艺集成的粉末冶金方法制备了3种含有不同平均粒径的SnO_2的Ag/SnO_2(10),探讨了SnO_2颗粒大小对Ag/SnO2(10)显微组织、密度、力学性能和电学性能的影响。结果表明,SnO_2粉末越细,表面活性越高,越容易团聚。脆性相SnO_2在加工过程中有破碎现象。随着SnO_2颗粒尺寸的减少,材料的密度、抗拉强度、硬度和电阻率逐渐上升。     

Density Functional Theory Study on the Electronic Structure and Optical Properties of SnO2

基于平面波赝势密度泛函理论,分别采用GGA, LDA, B3LYP和PBE0方法研究了金红石型SnO2的结构、电学和光学性质。计算结果表明,采用GGA和LDA超软赝势计算的性质接近,采用GGA和LDA模守恒赝势计算结果类似,采用B3LYP和PBE0方法计算的性质相似。采用B3LYP和PBE0方法计算的带隙相比较采用GGA和LDA模守恒赝势更接近于实验数据,而采用GGA和LDA超软赝势计算的带隙最小。尽管采用不同方法计算的SnO2带隙差距很大,但是计算的态密度和光学性质曲线基本相似,仅仅在数值上有些区别。从计算分析结果来看,采用B3LYP和PBE0方法计算金红石型SnO2的结构、电学和光学性质比其他方法更接近实验值     

反应合成法制备Ag/SnO2复合材料中的反应路线

采用反应合成法制备Ag/SnO2复合材料,并从电子-原子层次详细阐述反应中合金中间化合物向富集区转变、寻找过渡态最后生成稳定相的过程。结果表明：Sn的活化性能高于Ag,氧源的参与对反应过程起主导作用,且初始反应混合物中分解游离态的O是氧化反应能持续、彻底进行的另一个重要途径,最后预测出完整的反应路径     

镧-氟共掺杂二氧化钛结构及催化性能研究

以钛酸丁酯、硝酸镧和氟化钠为原料,采用溶胶-凝胶法对TiO2进行La及F共掺杂改性,以光催化降解亚甲基蓝为探针,考察掺杂组分对催化剂紫外光活性的影响。采用X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)和荧光光谱分析(PL)等手段对催化剂的晶体结构、比表面积、带隙能及催化剂中电子-空穴对的复合性能等进行表征,尝试揭示掺杂组分对光催化活性影响的机制。结果表明,掺杂改性催化剂中,适量La和F组分的作用在于通过抑制催化剂的晶粒长大、减少团聚,同时降低带隙能且降低光生电子和空穴的复合几率,来提高催化剂的光催化活性。     

Preparation and H_2S Gas-Sensing Performances of Coral-Like SnO_2–CuO Nanocomposite

Nanocomposites composed of SnO2 and CuO were prepared by hydrothermal method. The microstructures of obtained SnO2–CuO powders were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and nitrogen adsorption–desorption test. The results show that the nanocomposites exhibited coral-like nanostructure, and the average crystalline size of SnO2 was 12 nm. The specific surface area of the four samples, SnO2–0.2CuO, SnO2–0.5CuO, SnO2–1.0CuO and SnO2–2.0CuO are 72.97, 58.77, 49.72 and 54.95 m2/g, respectively. The gassensing performance of the four samples to ethanol, formaldehyde and H2 S was studied. The sensor of SnO2–0.5CuO exhibited high response to hydrogen sulfide(4173 to 10 ppm H2S, where ppm represent 10-6), and low response to ethanol and formaldehyde. The good selectivity exhibited that the SnO2–0.5CuO nanocomposite can be a promising candidate for highly sensitive and selective gas-sensing material to H2S.     

钛基二氧化锡电极的制备及性能研究

采用热分解法制备了钛基二氧化锡电极，并用XRD，SEM对电极涂层进行了表征，应用快速电极寿命法测试了钛基二氧化锡电极在60℃，1．0mol/L H2SO4溶液中的使用寿命。以降解苯酚为目标，用循环伏安法考察了该电极的电催化氧化性能。结果表明，苯酚转化率达到96．5％，其电催化性能优于传统单质铅电极和Ti／PbO2电极，是1种优良的电催化剂。     

W热力学性质和弹性性质的第一性原理研究

使用第一性原理方法结合准谐近似理论研究了立方结构钨的热力学性质,包括平衡体积V、体弹模量B0、线膨胀系数α、熵S、振动自由能F、等压热容CP和等容热容CV随温度的变化关系。在计算体系的线膨胀系数、熵、振动自由能、等压热容和等容热容时考虑了热电子和热振动对自由能的贡献。计算结果表明：考虑热电子对自由能贡献后得到的线膨胀系数、熵、振动自由能和等压热容在0~2000 K范围内均与实验值符合较好。在得到平衡体积随温度变化的基础上,计算了钨立方结构的弹性性质,得到了弹性常数、体积模量、剪切模量和杨氏模量随温度的变化关系,所得结果与实验测量值符合较好     

La掺杂的SnO2-Sb中间层对钛基IrO2+Ta2O5电极性能的影响

目的改善Ti/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化性能。方法用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO_2-Sb中间层,并以此作为基体涂覆IrO_2+Ta_2O_5活性层,制备了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射能谱(EDS)及X-射线衍射光谱(XRD)技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线(LSV)和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时,考察了La的掺杂比例对Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5电极强化寿命的影响。结果相对未掺杂La的中间层,掺杂La后的中间层表面裂纹减少,有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响,但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命,发现La最佳掺杂比例为nLa:nSn=0.5:100。和未掺杂La涂层相比,La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论相对于未掺杂的Ti/SnO_2-Sb/IrO_2+Ta_2O_5电极,La掺杂后的Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。