第一性原理计算XCO3（X=Ca、Mg）的热力学性质

采用第一性原理(First-principles)的超软赝势平面波法,结合广义梯度近似(GGA)及PW91算法,计算了煤中的方解石CaCO3、菱镁矿MgCO3和白云石CaMg(CO3)2的电子结构和热力学性质。首先,分别对这3种矿物质的结构进行优化,使其达到最稳定的状态,计算结果给出了这3种矿物质的电子结构和晶胞参数。其次,采用声子谱态密度方法计算了这3种矿物质的熵S、热容Cp、焓H及吉布斯自由能G。最后,由相应的数据拟合成图像。这样,采用微观计算得出的结果,给煤灰结渣问题的研究提供理论上的指导作用。     

材料热力学性质的第一原理晶格振动计算研究

对计算固体物质晶格振动、研究材料的热力学性质的方法做了简要的探讨.以氧化锆为例,介绍了第一原理线性响应理论计算声子谱和声子态密度的方法,推导出热容、自由能、德拜温度等相关的热力学性质随温度的变化,并计算了氧化锆相变温度.结果表明通过这种方法元需任何实验数据完全从原子、电子层次出发进行材料热力学设计,为设计和研究全新材料体系提供了一个新的途径.     

材料热力学性质的第一原理晶格振动计算研究

对计算固体物质晶格振动、研究材料的热力学性质的方法做了简要的探讨。以氧化锆为例．介绍了第一原理线性响应理论计算声子谱和声子态密度的方法．推导出热容、自由能、德拜温度等相关的热力学性质随温度的变化．并计算了氧化锆相变温度。结果表明通过这种方法无需任何实验数据完全从原子、电子层次出发进行材料热力学设计．为设计和研究全新材料体系提供了一个新的途径。     

真空膜蒸馏法处理高浓度Na2SO4和CaCl2废水

利用平均膜孔径0.1μm的聚四氟乙烯(PTFE)平板膜,采用真空膜蒸馏法(VMD)对高浓度Na2SO4和CaCl2废水进行处理,讨论了渗透压强、进料温度、盐浓度等操作条件对膜蒸馏的出水通量以及截留率的影响.实验结果表明,随着进水温度的升高,冷侧压强的减小,通量随其增大;进料温度对膜蒸馏渗透通量的影响较为明显,进料温度从323.15K升高至343.15K,渗透通量可增大4.5倍左右;进料溶液盐浓度对渗透通量的影响较小.同时,真空膜蒸馏的截留率较高,均达到99.99%以上.     

纳米晶铜在Na2SO4溶液中阳极极化动力学分析

为了揭示SO42-对块体纳米晶铜的腐蚀性能的影响规律,利用电化学方法,结合XRD、EDS和SEM等表面分析技术,研究了惰性气体沉积原位温压法(IGCWC)制备的块体纳米晶铜在不同质量分数和不同温度的Na2SO4溶液中的阳极极化行为,对电极过程动力学进行了理论分析.结果表明,纳米晶铜电极的溶解电流密度与电位、SO42-质量分数、pH值、温度以及Cu+在纳米晶铜表面氧化膜内的扩散系数有关.且随SO42-质量分数增大,pH值升高,温度升高,纳米晶铜的溶解电流密度增大,这与实验结果相一致.     

S和Al掺杂单层g-C3N4电子结构与光学性质的第一性原理研究

g-C₃N₄是一种典型的聚合物半导体材料,在可见光下就能完成对半导体要求较高的光催化反应。采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了单层g-C₃N₄、S单掺g-C₃N₄、Al单掺g-C₃N₄和S-Al共掺g-C₃N₄的形成能、电子结构及光学性质。结果表明：S掺杂空隙I位置、Al掺杂N2位置时,杂质原子最易掺入g-C₃N₄体系。与单层g-C₃N₄相比,掺杂后的体系均发生了晶格畸变以及红移现象,拓展了体系的光吸收范围,可推测出S、Al掺杂能够提高g-C₃N₄体系的光催化性。其中,S-Al共掺杂体系的光催化性是最优的,原因是共掺杂体系的分子轨道有较强的离域性,有利于提高载流子的迁移率,并且共掺杂能使单掺杂引入的深能级变浅,减少杂质能...     

Na2SO4·10H2O对磷酸钾镁水泥水化硬化的影响

磷酸钾镁水泥凝结硬化过快及水化放热集中的问题严重制约着其大规模工程应用,相变材料的吸热储能功能为解决这一问题提供新途径。研究了无机水合盐Na_2SO_4·10H_2O(NS)对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升、工作性能和抗压强度的影响,并结合XRD、FT-IR、SEM等分析手段及其水化放热速率曲线探究了NS对MKPC性能的影响机制。结果表明:NS的溶解和相变过程吸收大量热,同时释放出结晶水,降低了MKPC体系中Mg~(2+)、PO_4~(3-)和H~+的溶出速率及浓度,MKPC系统内部水化反应速率降低,凝结时间延长,流动度增大,水化放热和水化温升变得更加平缓,在水化早期,MKPC的硬化体强度随NS掺量增加略有降低。在一定的NS掺量(≤4%)内,MKPC水化产物的结晶度提高,后期强度稳定增长,掺有2%NS的MKPC的28d强度将高于基准组。     

稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe2的第一性原理研究

单层二硒化钨(WSe₂)是一种具有良好的热稳定性、电子运输和大面积可扩展性的优秀特性。基于密度泛函理论,利用第一性原理计算研究了稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe₂的结构、电学性质和光学性质。采用稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂使单层WSe₂呈现P型导电传输特性,增强了导电性能,展现半金属特性。此外,La、Eu、Ho掺杂后,提高了单层WSe₂在红外光区的光探测能力和对可见光的利用率,在深紫外区域也具有应用潜力。研究结果证明了La、Eu、Ho掺杂单层WSe₂的电学性质、光学性质和扩大其应用方面的重要性。     

Ti-Si-N结构及热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了具有置换型界面的Ti-Si-N的结构、弹性常数及热力学性质.在计算热力学性质时,先计算一组不同晶格常数下的Ti-Si-N的声子谱及相应的静态总能,由此得到不同晶格常数下的自由能;再由准谐近似及自由能极小判据得到自由能与温度的关系,进而计算热膨胀系数、定容摩尔热容及定压摩尔热容与温度的关系.计算结果说明制备Ti-Si-N及类似薄膜时,要选择合适的基底、温度等条件.     

Na2MoO4对5083铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和耐腐蚀性能的影响

在磷酸盐电解液中添加一定浓度的钼酸钠,采用微弧氧化技术在5083铝合金表面制备出完整的氧化膜,研究了钼酸钠浓度对氧化膜性能的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了氧化膜的表面形貌、成分和结构,并采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)评价氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:随着钼酸钠浓度的增加,氧化膜的厚度先增后减,氧化膜表面的微孔数量逐渐减少,表面更加平整致密;氧化膜主要由γ-Al_2O_3组成,钼酸钠浓度对氧化膜成分和结构影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当钼酸盐的浓度为1.0g/L时,氧化膜具有最低的自腐蚀电流和最高的阻抗模值,表现出最优的耐腐蚀性能。     

冷喷涂CoNiCrAlY涂层在Na_2SO_4熔盐中的热腐蚀行为

利用冷喷涂技术制备CoNiCrAlY涂层,并对涂层进行了真空预氧化处理。结合X射线衍射,扫描电镜,能谱分析等方法研究预氧化处理前后的CoNiCrAlY涂层在900℃的Na2SO4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:冷喷涂CoNiCrAlY涂层含氧量为0.12%(质量分数),孔隙率小于0.28%(体积分数)。真空预氧化处理在涂层表面生成厚约0.26μm连续、致密的α-Al_2O_3氧化膜;喷涂态涂层和预氧化涂层在热腐蚀150h后表面均生成了以α-Al_2O_3为主的致密连续氧化膜,保护了基体免受腐蚀破坏;真空预氧化处理有效减缓了S和O等元素向涂层内扩散的速率,从而提高了涂层的抗Na2SO4熔盐热腐蚀性能;高温热腐蚀对涂层的破坏作用远大于高温氧化。在相同温度下,涂层在单一Na2SO4熔盐中腐蚀时,Al的消耗速率约为高温氧化时的2倍。     

First Principles Investigation of Local Distortions in Doped La2CuO4

We present the results of first-principles cluster calculations of local distortions in doped La₂CuO₄. Local deformations of the CuO₆ octahedra associated with the presence of an additional extrinsic hole were determined using the density-functional (DF) method on various cluster models. The results indicate that a localized hole induces a contraction of the CuO(apical) distance from 2.40 to 2.28 Å. The contracted distance is in very good agreement with the anomalous, short CuO(apical) distance of 2.3 Å, observed recently by polarized Cu K-edge extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) in La_1.85Sr_0.15CuO₄ and associated with the hole-rich stripe region.     

Gaseous corrosion mechanisms of silicon carbides in Na2SO4 and V2O5 environments

Hot-pressed polycrystalline SiC (HPSiC) and single crystal SiC (SCSiC) were exposed to Na₂SO₄ and V₂O₅ vapours at 1000 °C. Vapours were carried by the argon gas over the specimens where corrosion studies were conducted. Mixed-kinetics mechanisms for HPSiC under gaseous environments have been developed in the form of corrosion weight loss per unit area with time. The decomposed gases diffusing through the SiO₂ film and the reaction products at the substrate surfaces are the two major steps that contribute to the overall reaction for this material. SCSiC was observed to have severe corrosion attacks on its surfaces and corrosion pits with honeycomb shapes were left.     

Electrochemical behavior of a nanostructured Fe-P-V alloy in 0.1 M Na2SO4 solution

This paper examines the electrochemical behavior and structural changes of an Fe-P-V alloy in a 0.1 M Na₂SO₄ solution modeling a SO₂-contaminated humid atmosphere.     

第一原理研究LuPO4中氧空位的性质

磷酸结构的晶体在掺杂二价阳离子后容易形成产生焦磷酸结构(P₂O₇) ^4-, 这种含有焦磷酸结构的氧化物材料十分适合做质子导体、燃料电池、气体传感器以及陶瓷膜等。本文利用第一性原理研究了LuPO₄晶体中氧空位的结构性质, 结果显示当氧空位带二价正电时, 会引发氧空位周围原子奇特的畸变, 形成焦磷酸结构。为了解释这种结构畸变的机理, 本文利用过渡态搜索计算了结构变化过程中势能面的变化情况, 正一价氧空位形成焦磷酸 结构需要越过2.4 eV的势垒, 而正二价氧空位形成焦磷酸结构则不需要越过任何势垒, 因此很容易形成焦磷酸 结构。最后给出氧空位不同带电态的晶格结构、电子态密度以及电荷密度分布等基本物理性质, 氧空位处于正二价态结构下, 氧空位附近的P原子与O原子成键, 又由于O原子有较强的电负性, P的s轨道电子向O的p轨道转 移。P的s、p轨道在禁带中出现了与总态密度对应的缺陷能级, 结果表明带正二价氧空位的晶体性质发生了明显变化。     

Generation of dislocations by hydrostatic pressure in NaCl monocrystals containing Na2SO4 particles

Single crystals of NaCl, of known surface dislocation substructures and containing precipitate particles of Na₂SO₄ approximately 10m in diameter, were subjected to hydrostatic pressures in the range 1 to 10 kbars and subsequently re-etched at atmsopheric pressure. Rearrangement and nucleation of dislocations in the vicinities of the precipitates was observed to result from pressurisation treatments above 3 kbars. After pressurisation at 8 and 10 kbars the dislocation groups were in general complex; linear arrays on 110 {110} and rosettes were, however, observed. The observations are discussed in terms of recent theories (developed for metal matrices) of generation of dislocations at misfitting particles and are in fair agreement with the model of Ashby and Johnson.