Bi,Se和Te吸附n/p型石墨烯电子结构研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Bi,Se,Te在缺陷(单空位,B掺杂和N掺杂)石墨烯上的吸附结构及电子和磁性质.研究表明:在能量稳定的Bi(Se)/石墨烯吸附体系中,Bi吸附诱导产生磁性;在空位缺陷石墨烯上的吸附会改变费米能级处态密度分布,影响体系的导电性质;在B(N)掺杂吸附体系中,B比N对吸附原子的影响大;除Se在B掺杂石墨烯上吸附外,Bi,Se,Te在其它n/p型掺杂吸附体系中均显示磁性.缺陷增强了Bi,Se,Te与石墨烯之间的相互作用,对吸附体系的电子结构和电荷分布有较大的影响.     

掺Mn的CeO_2储氧材料对柴油机颗粒氧化活性的影响

由于稀土材料CeO_2本身独特的电子结构而具有良好的储氧/释氧能力及较强的氧化还原性能,故而采用理论计算结合实验研究的方法,探讨了掺杂Mn对CeO2晶体结构、氧空位形成能、电子结构以及对柴油机颗粒催化氧化活性的影响。研究发现:计算得到的纯相CeO_2晶格常数与实验值非常接近,当Mn的质量分数(w(Mn))为50%时,Mn可以较好地进入到CeO_2晶格的内部而形成晶相结构稳定性高的固溶体;在所计算的几种掺杂浓度的Ce_(1-x)Mn_xO_2体系中,氧空位形成能大大降低,且随着w(Mn)的增加而减小,w(Mn)为50%时达到最低,为0.31eV;掺Mn后没有改变CeO_2立方萤石的晶体结构;随着w(Mn)的提高,柴油机颗粒热失重速率整体向低温区域移动,当w(Mn)分别为12.5%、25%和50%时,起燃温度较纯CeO_2分别降低了18、24、42℃,峰值温度分别降低了6、12、32℃;Ce1-xMn_xO_2中的氧空位可能是反应活性位,氧空位越多,越有利于颗粒的氧化。该结果可为汽车尾气净化及其他领域应用提供参考。     

DFT+U方法研究Ni掺杂对CeO2结构和储放氧性能影响

铈基材料具有优异的储放氧性能和催化活性,在当今催化领域有着广泛的应用.本研究通过DFT+U方法计算了Ni掺杂引起的Ce02局域结构及全局结构扰动.并分析了原子位置排布与储放氧性能之间的构效关系.当Ni以间隙位形式进入CeO2晶胞时,Ni具有四面体配位特征,部分氧离子远离其初始位置.向类间隙位移动;在产生氧空位之后,全局结构弛豫现象明显.当Ni以取代位形式进入CeO2晶胞时,Ni具有八面体配位特征,与纯NiO结构类似;在产生氧空位之后,由Ni及其最近邻氧离子构成的局域空间发生扩张.结合氧空位生成能计算结果,间隙位Ni离子对储放氧性能的促进较小,取代位Ni离子可促进体系自发产生氧空位.     

氧化钐掺杂氧化铈纳米材料的导电性

利用溶胶-凝胶法制备了Sm2O3掺杂CeO2系列固体电解质.通过粉末X射线衍射谱对所制备的电解质材料进行了平均晶粒尺寸和晶格常数分析,并利用交流阻抗谱测试结果分析了样品的电导率机理.研究表明,粉末样品晶粒尺寸较小,属于纳米级材料,且具有立方萤石型结构.另外,随温度的升高,Sm2O3掺杂CeO2样品中的氧离子通过空位移动速度增大,而使其电导率也随之线性增大;Sm2O3掺杂CeO2样品随掺杂比例变化而导致空位变化,使其导电率也在一定程度上受到了影响.     

Al和氧空位对ZnO:Co稀磁半导体磁性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Al共掺杂和氧空位缺陷对Co掺杂ZnO磁性质的影响,发现Al原子共掺杂引入的自由电子载流子会稳定体系的反铁磁性从而减弱Co原子间的铁磁性交换,而氧空位缺陷束缚的电子载流子对提高体系的铁磁性具有积极的作用.氧空位引入的电子载流子部分转移到Co原子和近邻Zn原子,形成以电子载流子为媒介的Co原子间的耦合作用,稳定体系的铁磁态,增强Co原子间的交换耦合作用.     

LaMn1-xTexO3＋δ的反常磁输运现象分析

通过固体反应法制备出了Mn位Te掺杂氧化物：LaMn1-xTexO3＋δ.X光电子能谱测量结果表明Te离子在样品中具有Te^4＋价态,Mn^3＋离子因受富氧及Te4＋替换影响而部分转变成Mn^2＋和Mn^4＋,以致LaMn1-xTexO3系列样品中同时存在Mn^2＋,Mn^3＋,Mn^4＋三种价态,当Mn^3＋在样品中的含量远大于Mn^2＋及Mn^4＋两者含量和时,样品则具有绝缘态特征,但当Mn3＋含量与Mn^2＋及Mn^4＋两者含量和相当时,样品则随温度的升高而产生了金属-绝缘态相变.对于这种反常的磁输运现象,用双交换（DE）机制进行了的分析和讨论.     

La_(1-x)Sr_xMnO_(3-δ)的缺陷结构及电子-离子导电

分析Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ材料在氧化学配比、氧过量和氧缺乏条件下的缺陷结构和它们的导电行为．对于不同的δ,依材料所形成的缺陷不同,表现出电子导电和离子导电．一方面,在Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ材料中由于Ｓｒ２＋ 替代Ｌａ３＋ 使得锰变价,造成在材料中形成电子空位（或掺杂能级）,因此材料出现电子导电．另一方面,在氧缺乏的条件下,形成的氧空位在高温下具有较大的可动性,能为氧离子的传输提供通道,使材料具有氧离子导电性．因而Ｌａ１－ ｘ Ｓｒｘ ＭｎＯ３－ δ在不同的氧环境下可具有电子和电子－离子混合导电能力．     

基于第一性原理的Co掺杂的BaTiO_3室温多铁性研究

基于密度泛函理论的第一性原理,计算并研究了Co掺杂的BaTiO_3材料的电子结构及磁特性.研究表明,对于单个Co掺杂的没有氧空位的情况下,Co离子没有净磁矩,总的态密度无带隙存在,因而无法实现多铁性.在考虑Co离子、氧空位(Ov)同时存在的情况下,氧空位位于掺杂的Co离子的最近邻形成Co-Ov集团结构时最稳定.此外,为了研究掺杂对体系的磁相互作用的影响,在体系中引入了各种不同构型下的2对Co-Ov集团.研究表明:2对Co-Ov集团更趋向于沿着自发极化(c轴)方向线性排列;由总的态密度可知,体系的带隙存在,从而可以实现铁电性.通过第一性原理计算的方法,不仅研究了氧空位在Co掺杂的BaTiO_3材料中实现多铁性所起的重要作用,能很好地解释了实验现象;而且为在常规铁电材料中通过掺杂的方法实现多铁性提供了一条有效途径.     

B和氧空位V_O掺杂锐钛矿相TiO_2的结构特征

探讨非金属离子B和氧空位单掺杂和共掺杂TiO_2晶体对体系结构特征的影响。采用密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了氧空位V_O和B离子掺杂锐钛矿相TiO_2体系的几何结构、形成能等问题。结果表明,无论是单掺杂还是共掺杂的形成都会使晶胞体积增加和晶体稳定性下降,而V_O/B共掺杂体系的晶胞畸变小于相应的B离子单掺杂情况,说明共掺杂体系的稳定性高于单掺杂体系。几何结构和形成能计算都表明,B原子更倾向于进入晶胞的晶格间隙之中,形成的晶隙掺杂Bin具有最高的热力学稳定性,并且,在含有V_O缺陷的TiO_2晶体基础上进行B原子掺杂比在完美TiO_2晶体基础上进行B掺杂的形成能更低、也就是这时的掺杂更容易。     

空位缺陷掺杂单层MoTe2的研究

采用基于密度泛函理论的电子结构计算软件包Atomistix Tool Kit(ATK),研究了缺陷掺杂的单层MoTe_2,计算了五种单空位缺陷的原子结构和3%～12.5%浓度范围内的形成能,分析了空位浓度对单层MoTe_2相变的影响.研究结果表明Te空位的形成能比Mo空位的低,调节Te空位的浓度能实现单层MoTe_2的1H和1T′相之间的相互转变.     

氧化铈对水煤气变换反应催化剂的影响研究

采用程序升温氧化及脱附技术考察了CeO2对铁铬中温变换催化剂的氧化性能以及表面吸附性能的影响。研究表明,在铁铬中变催化剂中加入氧化铈,可明显改变催化剂的吸附性能与氧化性能。CeO2质量分数为3%时,对催化性质的改善作用最显著;CeO2具有结构型与电子型助剂的双重作用;少量CeO2的加入可以提高主剂分散度,提高催化剂的比表面积,但大量加入则会使CeO2本身积聚在催化剂表面,并对活性组分造成覆盖,反而降低了比表面积。     

纳米CeO2的表面改性及其在水介质中的分散性能

采用阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠对纳米CeO₂进行表面修饰,考察了表面改性工艺条件对纳米CeO₂在水介质中粒度分布及Zeta电位的影响,确定了适宜的表面改性工艺条件：改性剂质量浓度60g/L、改性温度25℃、改性时间4h、搅拌速率150r/min,pH 9~11。采用TEM、FT-IR、XRD对改性前后的纳米CeO₂颗粒进行了表征,结果表明改性后纳米CeO₂表面包裹了一层改性剂分子,颗粒在水介质中分散性良好,达到了单分散。此外,采用溶液共混法制备聚乙烯醇（PVA）/ CeO₂纳米复合膜材料,利用UV-Vis分光光度计表征了复合膜材料的光学性能,发现纳米复合膜具有良好的紫外屏蔽性能以及高的可见光透过率,在300~400nm的近紫外光区,复合膜的紫外屏蔽率可达97%,添加5%纳米粒子的复合膜在650nm处的可见光透过率比纯PVA膜降低了3%,保证了复合膜的透明度。     

Snapshots of cooperative atomic motions in the optical suppression of charge density waves

Macroscopic quantum phenomena such as high-temperature superconductivity, colossal magnetoresistance, ferrimagnetism and ferromagnetism arise from a delicate balance of different interactions among electrons, phonons and spins on the nanoscale. The study of the interplay among these various degrees of freedom in strongly coupled electron-lattice systems is thus crucial to their understanding and for optimizing their properties. Charge-density-wave (CDW) materials, with their inherent modulation of the electron density and associated periodic lattice distortion, represent ideal model systems for the study of such highly cooperative phenomena. With femtosecond time-resolved techniques, it is possible to observe these interactions directly by abruptly perturbing the electronic distribution while keeping track of energy relaxation pathways and coupling strengths among the different subsystems. Numerous time-resolved experiments have been performed on CDWs, probing the dynamics of the electronic subsystem. However, the dynamics of the periodic lattice distortion have been only indirectly inferred. Here we provide direct atomic-level information on the structural dynamics by using femtosecond electron diffraction to study the quasi two-dimensional CDW system 1T-TaS(2). Effectively, we have directly observed the atomic motions that result from the optically induced change in the electronic spatial distribution. The periodic lattice distortion, which has an amplitude of ～0.1??, is suppressed by about 20% on a timescale (～250 femtoseconds) comparable to half the period of the corresponding collective mode. These highly cooperative, electronically driven atomic motions are accompanied by a rapid electron-phonon energy transfer (～350 femtoseconds) and are followed by fast recovery of the CDW (～4 picoseconds). The degree of cooperativity in the observed structural dynamics is remarkable and illustrates the importance of obtaining atomic-level perspectives of the processes directing the physics of strongly correlated systems.     

添加剂对稻壳合成SiC的影响

以稻壳作为硅源和碳源,不同掺量的Al2O3、Nd2O3、CeO2等作为添加剂,用碳热还原法在1 500℃条件下成功合成了SiC。利用XRD分析了试样在烧成过程中的物相变化,用SEM观察了试样的显微结构。结果表明,当无添加剂时,稻壳在1 550℃下仅能形成少量SiC,掺入Al2O3、Nd2O3、CeO2,均能促进SiC的形成。其中,掺3.5%Al2O3于1 500℃下烧成试样的SiC合成率最高,达到89.12%。     

纳米CeO2化学制备方法的研究进展

CeO 2作为一种典型的轻稀土氧化物，在发光材料、抛光剂、紫外吸收剂、耐辐射玻璃、电子陶瓷等方面有着广泛的应用。介绍了近年来纳米CeO2的化学制备方法的研究进展情况。探讨目前制备方法的优缺点和未来研究的发展方向。     

液相烧结中液相成份对堇青石相变和陶瓷显微组织的影响

堇青石相的形成速度与烧结过程中是否出现液相以及液相的成份有很大关系。为搞清液相在堇青石陶瓷烧结过程中的作用 ,该文采用差热分析仪 (DTA)、 X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜 (SEM)的测试手段 ,分析和比较了高熔点的稀土氧化物 Ce O2 和低熔点 K2 O对堇青石陶瓷烧结过程中的相变和显微组织的作用。发现 K2 O主要通过产生低粘度液相改善陶瓷致密度 ,它在促进中间相尖晶石、方石英向堇青石转化方面作用不大。相比之下 ,Ce O2 不仅能够降低堇青石的相变温度 ,特别是在玻璃相增加很少的情况下 ,大大加快堇青石的转化速度     

Gas-sensing properties of nanocomplex metal oxide

The development of CuOCeO2 nanocomposites as the sensing material of semiconductor gas sensors is reported. CuOCeO2 nanocomplex oxide is prepared by modified sol-gel method that uses copper nitrate, cerium nitrate and ethylene glycol as precursors. The optimized synthesis parameters and processing condition have been established. The particle size and distribution, phase morphology, specific surface, electronic states of atoms and gas sensing properties have been systematically characterized by Transmission Electron Microscope (TEM), Brunauer Emmett Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and gas sensitivity measurement. The results show that the sensor sensitivity depends on particle size, CuCe cation ratio and calcination temperature. The effects of calcinations temperature and CuO loading on the gas sensitivity are also examined. The optimum calcination temperature and the CuO content for the highest sensitivity are 600 ℃ and 12%, respectively. The combination of excellent thermal stability and tunable sensing properties through careful control of the processing parameters and selection of material composition gives rise to novel nanocomposites attractive to the sensitive and selective detection of a variety of toxic and combustible gases.     

Structural,morphological, Raman,optical, magnetic,and antibacterial characteristics of CeO<Subscript>2</Subscript> nanostructures

In this study, CeO₂ nanostructures were synthesized by a soft chemical method. A hydrothermal treatment was observed to lead to an interesting morphological transformation of the nanoparticles into homogeneous microspheres composed of nanosheets with an average thickness of 40 nm. Structural analysis revealed the formation of a single-phase cubic fluorite structure of CeO₂ for both samples. A Raman spectroscopic study confirmed the XRD results and furthermore indicated the presence of a large number of oxygen vacancies in the nanosheets. These oxygen vacancies led to room-temperature ferromagnetism (RTFM) of the CeO₂ nanosheets with enhanced magnetic characteristics. Amazingly, the nanosheets exhibited substantially greater antibacterial activity than the nanoparticles. This greater antibacterial activity was attributed to greater exposure of high-surface-energy polar surfaces and to the presence of oxygen vacancies.     

CeO_2:Eu~(3+)发光粉的制备与光谱研究

通过高温固相反应法制备掺Eu3+基质为CeO2的发光粉系列样品,并对其做X射线衍射谱(XRD)和光致发光谱(PL)检测.结果表明,在Eu3+掺杂浓度为0.2at.%～10at.%的范围内,Eu3+完全进入了CeO2的晶格,形成固溶体Ce1-xEuxO2;Eu3+的发射峰强度依赖于Eu3+的掺杂浓度,在Eu3+的含量为1at.%时最强,随后出现浓度猝灭.     

Preparation of activated ceria and its desulfurization performance

Activated ceria (CeO₂/γ-Al₂O₃) prepared by impregnation was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and hydrogen temperature-programmed reduction (TPR). The desulfurization of the activated ceria was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and thermogravimetric analysis (TG). The results showed that ceria could be highly dispersed or crystallized on the surface of γ-alumina. The reduction temperatures of 0.1CeO₂/γ-Al₂O₃, 0.45CeO₂/γ-Al₂O₃, and CeO₂ ranged from 250℃ to 470℃, 330℃ to 550℃, and 350℃ to 550℃, respectively. The reduction peak temperature of 0.45CeO₂/γ-Al₂O₃ was higher than that of 0.1CeO₂/γ-Al₂O₃, which was consistent with the reduction temperature of CeO₂. O₂ participated in the reaction between ceria and sulfur dioxide. The desulfurization product was cerium(Ⅲ) sulfate. The intensity of the hydroxyl band decreased with the formation of sulfate species.