乙醇在Pt低指数晶面吸附的密度泛函理论研究

基于范德华校正的密度泛函理论(DFT-D3),通过优化乙醇几何参数,计算Pt低指数品面上的吸附能、态密度、功函数和Bader电荷,系统研究了乙醇在Pt低指数晶面上的吸附过程.结果 表明,乙醇分子到Pt(110)晶面的距离最小,相互作用最强;乙醇在Pt低指数晶面上的吸附能顺序为Pt(110)＞Pt (100) ＞Pt(1...     

Mn掺杂石墨烯吸附二氧化硫分子的密度泛函理论研究

二氧化硫是典型的气态污染物,其浓度的精确检测有赖于高效传感器的研发。采用基于密度泛函理论的VASP计算软件在理论上探究了Mn掺杂石墨烯对二氧化硫分子的吸附特性,并揭示了其作为高效传感器的应用潜力。研究结果表明,二氧化硫分子在Mn掺杂石墨烯上表现出显著的吸附效果,吸附过程为化学吸附;与原始石墨烯上的物理吸附过程相比,具有更大的吸附能和更短的吸附间距;吸附过程伴随着明显的电荷转移并导致吸附系统光学性质的改变。理论上,Mn掺杂石墨烯可以作为有效的二氧化硫分子检测传感器材料。     

密度泛函理论及其在选矿中的应用

量子化学理论的发展特别是密度泛函理论的提出和发展成熟以及计算硬件水平的提高,使得通过计算对物质内部结构和其微观性质进行探索成为可能.本文对量子化学中的密度泛函理论进行了介绍,并就密度泛函理论在选矿中对矿物表面.矿物结构和浮选药剂的研究进行了阐述.通过对矿物表面.矿物结构以及浮选药剂分子的量子化学计算,可以得到矿物表面微观性质.矿物内部结构以及药剂分子与矿物的相互作用关系对矿物选别的影响.在应用密度泛函理论时,还要善于与具体实验和各种谱学方法相结合,这样才能为选矿工作提供坚实可靠的理论基础.      

密度泛函理论研究八水合碳酸铈晶胞的计算方法

使用Vienna从头算模拟程序包VASP代码,采用广义梯度近似(GGA)方法执行密度泛函(DFT)计算。赝势上使用PBE、PBEsol、PW91泛函对晶胞结构进行优化,计算电子态密度(DOS)和分波态密度(PDOS);利用平面波的截断能(ENCUT)、布里渊区的K点取值及费米能级附近的分数占据轨道SIGMA值进行了收敛性测试,找到适合计算Ce₂(CO₃)₃·8H₂O的相关计算参数。     

基于第一性原理的Fe(111)/Al2O3(0001)界面稳定性研究

稀贵金属催化剂催化甲烷分解效果显著但成本较高,为此,探寻低成本催化剂是实现其工业化推广的重要课题。铁基催化剂具有耐高温、价格低、性能好等优点,目前针对铁基催化剂的表面机理研究较少,催化剂界面组成及结构稳定性仍没有统一的观点。本研究基于密度泛函理论(DFT),利用第一性原理计算表面能、态密度、差分电荷密度,研究Fe(111)/Al₂O₃(0001)界面稳定性,并探讨不同端面的催化剂形成机制。结果表明：O端界面的吸附能和电荷浓度大于Al1和Al2端界面,O原子周围电荷聚集明显;Al1和Al2端界面的Fe和Al之间形成微弱金属键,而O端界面的Fe和Al之间形成共价键、金属键和离子键,O端共价键强度高于Al1和Al2端界面。因此,O端Fe/Al₂O₃催化剂相比于其他端面结合更加紧密,同时表现出更理想的催化效果,上述研究结果为制备Fe/Al₂O₃催化剂及研究其界面的形成机制提供理论基础。     

典型钒页岩钒赋存状态的密度泛函研究

钒页岩是我国大宗典型含钒资源。近些年国内钒需求量不断增多,而页岩提钒能够有效扩大钒资源量,具有重要战略意义。随着页岩深度开发利用,矿石由表层的氧化型页岩逐渐向典型的原生型页岩转变,提钒难度增大。钒页岩矿物成分复杂多样、碳质浸染交织严重、物相晶型完整性差,现阶段的检测技术难以准确定位钒原子的赋存位置,无法明确结构性质对钒释放的影响。本文采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）研究方法,从能量和结构角度确定钒最可能存在于云母晶格的八面体中,尤其是在金云母八面体中。含钒白云母和含钒金云母的钒原子价键特性以及相关浸出试验对比发现,金云母中的钒原子更容易溶解释放。本论文从原子尺度确定了钒原子在页岩中的准确占位,揭示了页岩提钒的关键是破坏云母四面体层,明晰矿石特性的同时指明矿物结构破坏的目标,为页岩钒高效提取方法的探索和选取提供指导。     

表面活性剂在硬质合金混合料表面吸附行为的研究

重点研究了几种不同的表面活性剂在硬质合金混合料表面的吸附行为。研究表明:表面活性剂在硬质合金粉末/正己烷体系中的吸附过程很快,且不同的表面活性剂对硬质合金粉末的吸附效果各有不同。初步研究了表面活性剂在不同的温度下对试验的影响。在这些表面活性剂中,表面吸附能力由大至小依次为油酸、硬脂酸、十六醇、甲基丙烯酸十八酯、十八胺,其中常温下油酸的最大吸附量为12.94×1019个/g。     

La掺杂CeO_2电子结构的密度泛函计算

根据密度泛函理论(DFT),采用"总体能量平面波"超软赝势方法,对不同La掺杂浓度的CeO_2晶体几何结构进行了优化,从理论上给出了La掺杂CeO_2晶体结构参数及性质,为CeO_2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.计算了La掺杂情况下 CeO_2晶体的总体能量、能带结构、总体态密度.分析了La掺杂对CeO_2晶体电子结构的影响.     

黄原酸甲酸酯的电子结构与浮选性能关系的密度泛函研究

运用密度泛函理论计算一系列黄原酸甲酸酯捕收剂的几何构型和电子结构,结合Klopman的普遍化微扰理论,研究前线轨道性质(形状和能量)、自然键轨道电荷、电负性、绝对硬度等参数与捕收剂浮选性能之间的相关性.黄原酸甲酸酯的键合原子为C＝S双键中的S原子,最高占据轨道能量、自然键轨道电荷、电负性等参数只能推断捕收剂的浮选活性.黄原酸甲酸酯所表现出的选择性,主要是因为黄铜矿表面Cu原子的d轨道电子转移到捕收剂的最低空轨道(LUMO)和能量第二低空轨道(LUMO+1)形成反馈π键,从而增强了捕收剂对黄铜矿的浮选能力.空轨道能量(E_LUMO、E_LUMO+1)大小可较好地解释捕收剂的选择性强弱.     

纳米Fe_2O_3粉末的表面吸附性能

采用TG-DTA结合XRD等实验方法,研究纳米级Fe2O3粉末的表面吸附性能;分析Fe2O3粉末表面吸附水量及脱附热与纳米颗粒尺寸的依赖关系;利用数学模型结合热力学理论定量描述纳米Fe2O3颗粒的比表面能和表面过剩吉布斯函数,及其随颗粒尺寸的变化关系。结果表明:随纳米Fe2O3颗粒尺寸减小,脱附水的温度区间逐渐增宽,脱水量和脱附热增大;且比表面积的显著增大导致比表面能、表面过剩吉布斯自由能明显升高,纳米颗粒吸附性能增强。     

Calculation of thermodynamic parameters of 75 gaseous PCDDs using the density functional theory

In this paper, the thermodynamic parameters are calculated for all gaseous Poly Chlorinat Dibenzo-p-dioxins （PCDDs） using the Density Functional Theory （DFF） method and both the enthalpy of formation （ΔfH^0） and Gibbs free energy of formation （Δf G^0） are derived, from which the order of stability of individual congeners is then predicted. All these properties, together with the calculated entropies （ S^0） and heat capacities （ Cp）, are presented as a function of the number of chlorine atoms in the various PCDD molecules. The accuracy of the method used here, is evaluated by comparing the thermodynamic parameters of gaseous chlorobenzenes with experimental values collected from literature.     

Effect of rare earth on physical properties of Na0.5Bi0.5TiO3 system: A density functional theory investigation

Na_0.5(Bi_3/4RE_1/4)_0.5TiO₃ (RENBT, RE = Nd, Gd, Dy, and Ho) compounds were investigated in the framework of first-principles calculations using the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method based on the spin-polarized density functional theory implemented in the WIEN2k code. Combined charge density distribution and Ti K-edge X-ray absorption spectra reveal that the RENBT compositions with high polarization values are accompanied by a higher TiO₆ distortion, DyNBT, and NdNBT compounds. The effect of the rare-earth elements on the polarization is confirmed experimentally with the collection of the hysteresis loops. The investigation of the electronic properties of the compounds highlights the emergence of a magnetization owing to the 4f orbital effect of the rare-earth elements. Besides, the investigation of the chemical ordering shows a short-range chemical ordering for the pure composition and an increased A-site disorder for dysprosium doped NBT system. The increased disorder may speak for increased relaxor properties in the RE doped compositions.