铁离子表面掺杂锐钛矿TiO_2(001)面的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe吸附于锐钛矿TiO2(001)面、替位掺杂表面Ti位,以及在横向晶隙和纵向晶隙内部掺杂的晶体结构变化及形成能,讨论了对应的能带结构及态密度的变化。为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在条件下的能带结构及态密度。通过形成能的比较发现:Fe在吸附于晶体表面并向体内迁移时,倾向于掺杂在晶体表面晶隙位置。通过对电子结构及态密度的分析发现:Fe在晶体表面晶隙掺杂较表面氧空位掺杂更有利于TiO2光催化氧化效率的提高。     

N掺杂2TiO（001）面调制效应的第一性原理研究

采用基于周期性密度泛函理论的第一性原理,文章计算了N吸附于锐钛矿2TiO 晶体表面和掺杂于2TiO （001）的表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化。通过形成能的比较发现, N最佳掺杂位为2TiO （001）表面空穴位,且掺杂后在2TiO 表面形成新的成键结构。通过对能带的观测可以发现由于N的掺杂使得2TiO 出现明显的半金属性。     

SiH在Si（001）面吸附的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了SiH在Si（001）面的吸附,计算了SiH在6个高对称位置吸附后的优化结构、吸附能以及键长和键角的变化等．研究发现,在同一排的二聚体之间的吸附最稳定,二聚体上次之,相邻二聚体排之间的槽内最不稳定．     

氢原子在Si低指数表面吸附的第一原理研究

利用局域密度近似第一性原理方法，研究了氢在Si低指数面（100）、（110）、（111）上的吸附结构。用两种不同的势（US—PP和PAW）对Si晶格常数优化，计算表明两种势对Si晶格常数的影响较小（仅为0．002nm）。US—PP势总能计算表明：对于Si体系，清洁Si表面的（111）面最稳定；随氢环境的改变（氢化学势的不同），表面稳定结构也随着变化，与实验结果相一致。     

C掺杂TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了C元素掺杂TiO2晶体的几何结构、电子结构和光学性质。通过对比发现,由于C原子的掺入,体系的禁带宽度减小。结合态密度进行分析,给出了禁带宽度减小的主要物理机制,并给出了掺杂后材料的光学性质,提出了C掺杂TiO2体系在光学元器件方面的潜在应用。     

Na掺杂CuInSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理全电子势线性缀加平面波方法（FPLAPW）,对金属Na掺杂CuInSe2晶体的几何结构进行了优化,从理论上给出了Na掺杂CuInSe2晶体结构参数并对掺杂前后总态密度及分态密度进行了对比分析,讨论了Na掺杂对CuInSe2晶体性能的影响。     

熔盐法制备锐钛矿相纳米TiO2

介绍一种新的无机材料粉体的制备方法——熔盐法,以及该方法的部分应用。     

Mn掺杂MgF2光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝势方法计算Mn掺杂MgF2晶体的几何机构、电子结构和光学性质。结果表明,经过胁掺杂MgF2的浓度为12．5％时,体系的结构并没有发生明显的结构畸变或相变。但体系的能带结构,尤其是费米面附近的能带结构有重要的影响。对吸收光谱和介电常数有所调制,结果与实验测量大致吻合。     

氮化铟（000）表面结构的第一原理研究

本文利用第一原理方法研究了生长环境对极性（000）面的表面形态的影响.计算结果表明,在（000）面,富In的环境下2×2的N空位结构是最低能量结构,而富N的环境下比2×2的N吸附在T4位是最稳定的结构.     

氧化铟001表面的氯原子吸附研究

基于密度泛函理论,用第一性原理计算研究了氯原子在氧化铟半导体表面的吸附作用．结果表明,经过氯原子吸附后的氧化铟表面功函数随着氯原子覆盖度的增大而线性地增大．电子局域态密度及电荷转移分析发现,氯原子吸附能够饱和氧化铟表面悬挂键,使得表面铟原子的电荷转移到氯原子上,在氧化铟表面形成一层电偶极子．表面电偶极子的形成导致氯吸附的氧化铟表面势能被抬高,从而提高了其表面功函数．     

NiTi合金表面TiO2掺杂N原子的电子结构计算

采用密度泛函理论的离散变分Xα方法（DV-Xα），对表面掺杂N原子后的NiTi合金表面TiO2的电子结构进行了计算，得到各原子间的键级、电荷分布、Mulliken集居数和态密度．结果表明：表面掺杂后，在Ti原子的3d，4s，4p轨道和N原子的2p轨道之间发生了有效的作用，改变了表面膜的电荷分布，表面负电荷增加，从而抑制了Cr等阴离子的吸附，阻碍电子的失去，提高了其抗点蚀的能力；同时，也有利于体液中Ca^2＋、PO4^3-在表面沉积形成羟基磷灰石，使NiTi合金的耐腐蚀性得到进一步提高．这一理论计算阐明了NiTi合金表面掺N后抗腐蚀性和生物相容性提高的机制．     

人血纤肽片段在TiO2表面吸附行为的分子模拟研究

生物分子在材料表面的吸附行为对于许多领域的研究具有重要意义,分子模拟能提供实验上无法获得的重要分子层次的信息.该文采用Materials Studio 4.4软件包, Adsorption模块, Universal力场,分别在真空与水环境下模拟研究了TiO2锐钛矿和金红石两种晶体材料表面吸附人血纤肽片段( HFG)的行为,并研究了不同电荷HFG的影响.结果表明：真空中带负电的HFG与金红石结合较稳定;水的介入,明显的影响了HFG在TiO2表面的吸附行为,尤其对锐钛矿影响更大;如果材料上带有负电荷,那将会大大提高它的抗凝血性能.     

NiTi合金表面TiO2掺杂C原子的电子结构计算

采用基于密度泛函理论的离散变分Xα方法（DV—Xα），对表面掺杂C原子后的NiTi合金表面TiO2的电子结构进行了计算，得到各原子间的键级、电荷分布、Mulliken集居数和态密度．结果表明：表面掺杂C后，在Ti原子的3d、4s、4p轨道和C原子的2p轨道之间发生了有效的作用，改变了表面膜的电荷分布，表面负电荷增加，从而抑制了Cl^-等阴离子的吸附。阻碍电子的失去，提高了其抗点蚀的能力；同时，也有利于体液中Ca^2＋、PO4^3-在表面沉积形成羟基磷灰石。使NiTi合金的耐腐蚀性得到进一步提高．这一理论计算阐明了NiTi合金表面掺C后抗腐蚀性和生物相容性提高的机制．     

金属Sc修饰C70富勒烯储氢性能的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了掺杂过渡金属Scandium(Sc)原子对C70富勒烯储氢性能的影响.通过吸附能等参数比较了金属Sc原子在C70富勒烯的五元环和六元环上的吸附强度,进而分析了C70富勒烯吸附金属Sc原子后的储氢性能.研究结果表明,当五元环全部吸附上12个Sc原子后,每个金属Sc原子最大可吸附四个氢分子,系统的储氢率可达6.50%.本文为未来研究高储氢材料提供了一个可探索的方向.     

Fe^3＋掺杂TiO2可见光催化降解酸性红的研究

研究了在可见光条件下,用实验室合成的Fe3＋掺杂TiO2为催化剂催化降解酸性红染料,重点考察了Fe3＋的掺杂量、Fe3＋掺杂TiO2为催化剂的添加量、酸性红溶液的初始浓度、溶液pH值、光照时间对降解率的影响.实验结果表明,Fe3＋掺杂比为1.5%、催化剂用量为1.5 g/L、pH为2.0、质量浓度为40 mg/L的酸性红100 mL,用白炽灯光照降解酸性红30 min,酸性红降解率可达98.45%.     

Fe^3＋、Cu^2＋掺杂TiO2光催化降解日落黄的研究

通过溶胶-凝胶法分别制备了掺杂Fe^3＋、Cu^2＋的TiO2.以日落黄为目标降解物,研究Fe^3＋、Cu^2＋掺杂TiO2为催化剂的紫外光催化反应,考察了金属离子的掺杂量、催化剂的加入量、光照时间、溶液pH值、溶液初始浓度对脱色率的影响.结果表明：Fe3＋掺杂对提高TiO2光催化活性的效果优于Cu^2＋掺杂.在Fe^3＋、Cu^2＋掺杂比为1.5%,Fe^3＋、Cu^2＋掺杂催化剂用量分别为0.04、0.1 g/L,紫外光催化降解2 h,pH为10,初始浓度为6 mg/L的日落黄100 mL的条件下,Fe^3＋、Cu^2＋掺杂的催化剂脱色率分别达92.14%、58.68%.     

Au/SrTiO3（001）界面电子结构的第一性原理研究

采用在密度泛函理论框架下的第一性原理方法,系统地分析了4种可能Au/SrTiO3（001）界面模型的界面能、原子间距、电子结构及其化学键特征.研究表明：Au/SrTiO3（001）界面的稳定性与其界面原子构型密切相关;Au与排列在以TiO2原子层截止SrTiO3（001）表面的氧原子上的界面构型最为稳定.     

Sc掺杂Al_2O_3晶体及外场作用下Al_2O_3晶体的第一性原理计算

采用GGA-PW91方法计算了未掺杂时Al_2O_3晶体和不同电场下Al_2O_3晶体的能带结构、态密度,并计算了Sc掺杂Al_2O_3晶体的能带结构和态密度.结果表明:未掺杂时Al_2O_3晶体能隙值为6.639 6 eV;随着Z轴方向的外电场增大,Al_2O_3晶体能隙值逐渐变小;O 2s态和2p态的态密度跨度变大,并向低能带偏移;Al原子的3s、3p态的态密度低能带跨度变大,高能带向费米面偏移;Sc掺杂Al_2O_3晶体后能隙值变小,在高能区产生了新的能带并向费米面偏移.     

N掺杂对TiO2电子结构与光催化活性影响的理论研究

采用第一性原理超软赝势平面波方法对N掺杂TiO2的基态电子结构进行了计算研究。计算结果显示N取代O掺杂不仅把TiO2的价带位置升高了0.27 eV,而且在带隙中诱导了有N 2p、O 2p和Ti 3d构成的未占据电子态。这三态的相互作用使带隙态具有了展宽和离域化的特性。N掺杂TiO2电子结构改变的原因是由于形成了相对较强的N-Ti共价键。价带上移和扩展带隙态共同促进了N掺杂TiO2可见光催化活性的提高。     

不同浓度Y掺杂CdS光电性质的第一性原理研究

本文利用第一性原理赝势平面波方法计算分析了不同浓度稀土Y掺杂CdS的光电性质.计算结果表明:不同浓度的稀土Y掺杂后,CdS的晶体结构发生了改变,晶格常数及晶胞体积随掺杂浓度的增加而增大,能带明显增多、变密,价带和导带均明显向下移动,费米能级进入导带中,导电类型变为n型的直接带隙半导体且带隙有所展宽.随着稀土Y浓度的增加,CdS的静态介电常数、反射率峰值及能量损失函数峰值明显减小,吸收系数峰值明显增大.以上结果可为充分开发和利用稀土掺杂CdS材料调制其光电性质的研究提供理论依据.