铋层状共生化合物Bi7Ti4NbO21亚结构层Bi4Ti3O12中Nb的固溶（英文）

采用常规高分辨透射电镜(HRTEM)在层状共生化合物Bi7Ti4NbO21中可经常观察到大量生长缺陷:比如插入额外的Bi3TiNbO9或Bi4Ti3O12层而产生的无序共生结构,以及由共生相Bi7Ti4NbO21和母相Bi4Ti3O12在同一晶粒内形成的共相体[1]。为了给先前提出的共生结构重组生长模型提供更充分的依据,采用低/中分辨率下的高角环暗场像(HAADF)配合X射线能谱(EDXS)定量分析来研究共生缺陷的产生原因。观察到一种共生缺陷可以从共生相到Bi4Ti3O12母相发生结构渐变。用空间分辨的能谱测量可以排除相邻Bi3TiNbO9层所带来的干扰,其结果表明Bi4Ti3O12层中固溶了相当含量的Nb。一定量Nb的固溶进一步表明,在形成共生结构的过程中两种亚结构层之间发生了普遍的阳离子互换过程,而这一过程应该通过重组模型中的部分溶解液相来实现[1]。     

用第一性原理研究Ti掺杂β-Ga_2O_3的电子结构和光学性能(英文)

用GGA+U的方法研究了本征β-Ga2O3和Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能。晶格常数的计算值与实验值差别小于1%,本征β-Ga2O3的带隙计算值4.915eV,与实验值4.9eV一致。Ti替位Ga(1)位置和Ti替位Ga(2)位置的β-Ga2O3的价带最大值和导带最小值间隙分别为4.992eV和4.955eV,Ti掺杂引入的杂质带起到中间带作用,可以使电子从杂质带跃迁到导带和价带跃迁到杂质带。Ti掺杂β-Ga2O3中间带的存在使其成为潜在的宽光谱吸收太阳能电池材料。     

氧空位对Ga_(1.5)In_(0.5)O_3透明导电氧化物性能的影响

Ga1.5In0.5O3是一种潜在的紫外透明导电材料。用第一性原理计算了含氧空位的Ga1.5In0.5O3的结构参数、生成焓、能带结构、态密度、光吸收和光反射。氧空位的位置影响Ga1.5In0.5O3化合物的晶格常数和生成焓,含氧空位的Ga1.5In0.5O3是间接带隙半导体,其带隙宽度较本征Ga1.5In0.5O3带隙值变宽。氧空位VO(1)、VO(2)和VO(3)在Ga1.5In0.5O3中分别引入0.237eV、0.239eV和1.384eV的施主杂质能级,在吸收光谱中出现杂质吸收现象。氧空位降低Ga1.5In0.5O3吸收主峰和反射主峰的强度,在近红外区含VO(1)和VO(2)的Ga1.5In0.5O3的吸收系数和反射率较大,含VO(3)的Ga1.5In0.5O3的吸收系数和反射率较小。     

Bi3.15Nd0.85Ti3O12纳米棒的水热合成与Raman光谱研究

以Bi（NO3）3·5H2O，Nd（NO3）3·6H2O和Ti（OC4H9）4为原料，NaOH为矿化剂，聚乙烯醇-124（PVA-124）为模板剂，采用水热法在2OO℃经48h合成了铋层状钙钛矿结构Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）纳米棒。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM），选区电子衍射（SAED）和扫描电子显微镜（SEM）研究产物的物相和显微结构特征．结果表明合成的BNdT纳米棒为单晶，直径约10～200nm，长度达数微米。Raman光谱分析表明，Nd离子取代了类钙钛矿层中A位的Bi。     

两种g-C_3N_4的异质结的第一性原理计算

运用第一性原理方法计算了两种新型的g-C_3N_4的异质结g-C_3N_4/TiO_2和g-C_3N_4/MoS_2,其带隙分别为1.281和0.344eV,两者的带隙相比单层g-C_3N_4有所减小。两者的VBM主要由N2p电子构成,CBM主要由Ti或Mo3d电子构成,并且两者的HOMO和LUMO都出现了层分离,使得电子空穴复合速度下降,提高了光催化效率。     

Ag@AgCl改性Bi4Ti3O12的制备及其可见光催化性能

以五水硝酸铋为铋源、钛酸四丁酯为钛源,通过水热法制备了Bi4Ti3O12,再以硝酸银为银源、盐酸为氯源,采用光照还原Bi4Ti3O12得到Ag@AgCl/Bi4Ti3O12复合材料.利用XRD、UV-Vis DRS、SEM、TEM、BET和XPS等方法对所制备材料的组成和结构进行表征和分析,并以甲基橙(MO)溶液的脱色...     

Bi4Ti3O12光催化粉体的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Bi4Ti3O12粉体,通过DSC-TGA、XRD以及光催化降解甲基橙的分析,研究了热处理温度、蒸馏水加入量及溶胶陈化时间等制备条件对光催化活性的影响.结果表明,通过优化制备条件后,所制备样品的带隙能约为2.89eV,在普通日光灯下对甲基橙的降解率普遍大于相同条件下P25的降解率.     

基于咔唑供体的敏化染料的合成及其光电性质

以咔唑为供体,设计并合成了具有D-A-π-A或D-π-A结构的有机敏化染料2-氰基-3-{5-[7-(9-己基咔唑-3-基)-苯并[1,2,5]噻二唑-4-基]-2-噻吩基}-丙烯酸(CVBTC)和2-氰基-3-{5-[7-(9-己基咔唑-3-基)]-2-噻吩基}-丙烯酸(CVHTC)。研究了结构变化对敏化染料的光物理性质、电化学性质和光伏性能的影响。研究表明,在染料CVHTC的D-π-A结构链上插入受体苯并噻二唑单元,得到的具有D-A-π-A结构的染料CVBTC的共轭体系变大,带隙变小,光吸收性能得到明显提升。CVBTC和CVHTC的HOMO能级分别为-5.24和-5.52eV,LUMO能级分别为-3.20和-2.88eV,均能与常见电解质I~-/I_3~-(-4.60eV vs vacuum)以及TiO_2导带能级(-4.40eV vs vacuum)相匹配,都可用作DSSCs的敏化染料。并且与CVHTC相比,具有D-A-π-A结构CVBTC,因苯并噻二唑单元的引入,其光电池的短路电流和光电转换效率均得到明显提升。     

第一性原理铽掺杂钙钛矿型钆铝酸盐的电子结构计算

基于局域密度近似(LSDA,Local spin-density approximation)和有效库仑相关能(U approach),采用第一性原理计算软件VASP,计算了钙钛矿型钆铝酸盐(GdAlO3,GAP)电子结构,并研究了铽离子(Tb3+)掺杂后(GdAlO3∶Tb,GAP∶Tb)对能带带隙(Eg,Energy of gap)的影响。计算结果表明:GAP为直接带隙半导体,带隙宽度主要由价带(VB,Valence band)顶部的O-2p和导带(CB,conduction band)底部Al-3(s+p)、Gd-(s+d)(p)决定,Eg值为4.8eV;随着Tb3+的掺入,当掺入量为1/4原子比时(GAP∶Tb0.25)出现杂质能级,为3eV、2.3eV,分别对应Tb3+的5 D3-7FJ(J=3,4,5,6)电子跃迁和5 D4-7FJ(J=3,4,5,6)电子跃迁。当掺入量为1/16时(GAP∶Tb0.0625),仅杂质能级2.3eV较为明显,这一计算结果与GAP∶Tb0.7荧光粉在紫外激发下绿色荧光发射明显这一实验现象相符合(荧光发射主峰对应5 D4→7F5(544nm))。     

Ca/Ti摩尔比对CaTiO_3枝晶结构和光催化性能的影响

控制Ca/Ti摩尔比,用溶剂热法制备了CaTiO_3枝晶结构。使用XRD、SEM和FT-IR图谱等手段表征枝晶的结构,并用紫外-可见吸收光谱测试了样品的光学性能和光催化性能。结果表明:Ca/Ti摩尔比对样品的形貌有很大的影响。随着Ca/Ti摩尔比的增加,CaTiO_3晶体的形貌发生从片状依次变化为聚集长柱体和枝晶结构。这种形貌的演变是"定位自组装并伴随奥斯瓦德熟化"向"溶解"扩散机制的转化所致。当钛过量时(Ca/Ti摩尔比为1/2~1/1.5),样品由片状和不规则聚集长柱体组成;随着钛含量的减少,片状结构向聚集不规则的长柱体过渡;当钙钛摩尔比为1/1~1.2/1时,样品呈现出枝晶结构。随着钙/钛摩尔比的增加,枝晶的发育越来越明显。但是当钙过量时(Ca/Ti摩尔比为1.25/1~2/1)溶液中大量过剩的Ca~(2+)为Ca_3Ti_2O_7和CaCO_3相的生成提供了条件,使样品的枝晶结构发育更完善。当钙/钛摩尔比为1.2/1时,纯CaTiO_3枝晶呈现出最大的降解率0.0187 min~(-1)。这种枝晶结构呈现微纳结构,因此便于存储和回收。     

熔盐法合成板状钛酸铋微晶

采用熔盐法制备了板状Bi4Ti3O12微晶.用示差扫描量热-热重分析(DSC-TG)、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)研究了不同温度对合成Bi4Ti3O12相结构与形貌的影响.结果表明,板状Bi4Ti3O12微晶的最佳合成温度为800～1000℃,低于800℃合成产物中容易出现杂相;1030℃时Bi4Ti3O12出现结构变化;1165℃出现杂相Na0.5Bi0.5Ti7O27;温度继续升高到1250℃时Bi4Ti3O12出现分解.实现板状Bi4Ti3O12微晶形貌可控的最佳温度范围为850～950℃.     

DC磁控溅射沉积WO3电致变色薄膜

采用直流磁控反应溅射工艺制备了WO3薄膜,在初始状态和注入Li离子后的平均透射率分别为83%和6%,变化接近77%,表明该WO3薄膜样品具有很好的电致变色性能.根据薄膜的透射率和反射率分别计算了WO3薄膜的光学带隙:非晶WO3薄膜的带隙为3.31eV,多晶WO3薄膜的带隙为3.22eV.     

Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷结构与介电性能的影响

研究了Bi4Ti3O12掺杂对(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷烧结特性、相结构和介电性能的影响.采用传统的固相反应法制备样品,X射线衍射技术分析相结构,SEM观察表面形貌.结果表明,Bi4Ti3O12掺杂能有效地促进烧结,提高介电常数ε,降低介电损耗tgδ,优化介电频率温度系数αε.1000℃烧结8%(摩尔分数) Bi4Ti3O12掺杂的BZN陶瓷具有较好的介电性能ε=192,tgδ= 4.21×10-4,αε=-3.37×10-4/℃.     

硅基外延Mn_4Si_7薄膜电子结构与光学性质研究

基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对外延关系Mn4Si7(001)//Si(001),取向关系Mn4Si7[001]//Si[001]的Mn4Si7平衡体系下的电子结构和光学性质进行了理论计算,计算结果表明:当Mn4Si7晶格常数选取为a=b=0.5431nm、c=1.747nm时,Mn4Si7为带隙宽度为0.834eV的直接带隙半导体。Mn4Si7费米面附近的价带主要由Mn的3d5态电子构成,导带主要由Mn的3d5态电子及Si的3p态电子构成。静态介电常数ε1(0)=14.48,折射率n0=3.8056。     

脉冲激光沉积法制备Ge-Se-Bi硫系玻璃薄膜的结构

采用脉冲激光沉积法制备了(GeSe2)100-x-Bix(x=0~12)硫系玻璃薄膜。测量了薄膜的光学透射谱、吸收谱和拉曼光谱。薄膜的光学短波吸收边对应于电子的间接带间跃迁,并由此计算出其光学带隙。拉曼光谱分析表明Bi含量的增加,减小了玻璃的平均键能,导致光学带隙由1.94 eV减小到1.11 eV。Tauc斜率由486 cm-1/2eV-1/2减小到178 cm-1/2eV-1/2。退火过程中的热漂白效应减小了玻璃的结构无序性,使得薄膜的光学带隙和Tauc斜率相应增大。     

Sol-gel方法制备BiFeO_3/Bi_4Ti_3O_(12)多层薄膜及其电性能

采用溶胶-凝胶方法在FTO/glass底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和介电性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较。从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFeO3相和Bi4Ti3O12相。通过电滞回线测量可以看出,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性,在450kV/cm测试电场下,薄膜的剩余极化强度分别为37μC/cm2和23μC/cm2。     

金红石型TiO2(110)表面吸附TiCl4的微观机理

采用密度泛函理论平面波赝势方法研究了TiCl₄分子在TiO₂(110)表面桥位氧上的吸附,对稳定吸附构型的吸附能、电荷密度、差分电荷密度、电子态密度、Mulliken电荷布居等进行计算和分析。研究结果表明,TiCl₄在完整晶胞表面不能吸附;在有氧空位的晶胞表面,TiCl₄以面心向下吸附最稳定,吸附过程为放热。当表面氧空位密度为12.5%、25%时,面心向下吸附方式的吸附能分别为-29.780 9 kJ·mol-1和-48.641 9 kJ·mol-1,表明氧空位密度越高,吸附强度越强;带隙从1.304 eV分别减小到0. 074 eV、0.015 eV,能带结构的带隙宽度变窄,表明氧空位密度越高,带隙宽度越窄;TiCl₄分子向晶胞表面转移的电荷分别为0.2 eV、0.26 eV,说明随着表面氧空位密度增加,TiCl₄分子向晶胞表面转移的电荷量增加,表面对分子的氧化作用越强。     

立方相BaTiO_3晶体性能第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了立方相结构钛酸钡(Ba Ti O3)晶体性能,分别从能量(价电荷密度、能带结构以及电子态密度图)、光学、及热力学角度开展了模拟计算。计算结果表明立方相Ba Ti O3属于直接带隙半导体材料,不稳定性来源于Ti和O原子之间的轨道杂化作用;光学计算表明,随着入射光能量的增加,反射分数呈无规则波动的形式,晶体的各向异性明显;在热力学方面,热焓和热容随温度升高而升高,自由能随温度升高而下降。     

超高居里温度钙钛矿层状结构压电陶瓷研究进展

钙钛矿层状压电陶瓷具有超高居里温度和高温度稳定性, 已成为目前高温压电陶瓷的研究热点。本文针对钙钛矿层状压电陶瓷致密化烧结难以及压电性能低的难题, 主要从晶体结构、制备工艺、掺杂改性和复合固溶体等方面总结了钙钛矿层状高温压电陶瓷的研究进展, 同时归纳和比较了不同制备工艺和掺杂改性的钙钛矿层状高温压电陶瓷的烧结性和压电性能。简要分析了钙钛矿层状结构自发极化的来源, 并对未来研究这类材料的铁电相变机理和提高压电性能作了展望。     

Pb掺杂对Bi-Ca钴酸盐热电材料电子结构的影响研究

采用密度泛函离散变分方法计算了Pb掺杂Bi位对[Bi1.68Ca2O4]RS[CoO2]1.69的电子结构和化学键的影响,并讨论了它们与热电性能之间的关系。计算结果表明,掺Pb体系的电子结构表现出半导体特征,与未掺杂的相比,能隙变窄;掺Pb后,在-4.5~1.8eV的能量范围内,高能态Co 3d与低能态O 2p存在着杂化作用,Pb 6p在费米能级附近的贡献增强。通过计算键级和分子波函数轨道可知,体系的计算键级在ab面和c轴方向表现出各向异性特征,掺Pb后,Co-O、Pb(Bi)-O均比未掺杂体系减弱,而Bi(Pb)-Bi的键性增强。由此推断,掺Pb体系的热电性能将有所改善。