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内嵌金属富勒烯结构与稳定性研究

内嵌金属富勒烯结构与稳定性研究

作者：郝亚星太原理工大学

学位级别：硕士

金属内嵌富勒烯是一类将金属原子或者含有金属原子的团簇包裹在富勒烯碳笼中所形成的复杂分子,因其结构和理化性质的特殊性,一直被广泛关注和研究。近二十多年的研究历程中,量子化学计算在深入研究金属富勒烯的结构和性质方面具有独特优... 详细信息

金属内嵌富勒烯是一类将金属原子或者含有金属原子的团簇包裹在富勒烯碳笼中所形成的复杂分子,因其结构和理化性质的特殊性,一直被广泛关注和研究。近二十多年的研究历程中,量子化学计算在深入研究金属富勒烯的结构和性质方面具有独特优势,其能够快速预测热力学稳定的富勒烯异构体,并且能对这些稳定结构进行性能分析,对实验研究提供理论依据,是金属富勒烯研究中不可或缺的重要手段。本文利用密度泛函理论计算,系统地研究了一系列重要的内嵌金属团簇的富勒烯分子的几何结构和电子性质,研究内容如下：（1）由于C和N原子电子密度的相似,单晶X射线衍射无法准确预测它们在富勒烯笼内的具体位置和成键方式。基于密度泛函理论,我们研究了Sc3CN@C80-Ih中内嵌团簇的结构,确定了它们最稳定的结构为C原子处在三个Sc原子以及N原子形成的准四边形的中央。结合它们的前线轨道图,红外和拉曼光谱等手段,进一步分析Sc3CN@C80-Ih的几何结构、电子结构及与Sc3NC@C8O-Ih之间的关系。通过计算,Sc3CN@C80-Ih较Sc3NC@C80-Ih具有大的结合能和HOMO-LUMO能隙,因此表明,Sc3CN@C80-Ih在实验中比Sc3NC@C80-Ih更容易合成。但二者的红外和拉曼光谱趋于一致,对应特征峰的位置没发生变化,表明CN的具体位置对笼的整体力学分布并未产生大的影响。（2）基于DFT的方法研究了新结构富勒烯YCN@C76结构和性质,通过研究它的最稳定结构以及各种光谱性质,与内嵌金属富勒烯Sc3CN@C80-Ih进行了对比。对比发现,在Sc3CN@C80-Ih构型中,内嵌团簇Sc3CN当C在中间时Sc3CN@C80-Ih整体结构更稳定;而在直线型YCN@C76-19138-C2v构型中,内嵌团簇YCN当N在中间时更稳定。（3）研究了基于C80-Ih碳笼的混合三金属氮化物内嵌富勒烯Sc3-xYxN@C80（x=0-3）的最稳定的结构规律,发现它们均具有大的结合能和宽的HOMO-LUMO能隙。通过计算它们的绝热电子亲和势和电离势,发现Sc3-xYxN@C80（x=0-3）体系具有较大的绝热电子亲合能,容易被还原。通过前线轨道,基本可以定性判定它们的化合价一致,内嵌团簇均向笼转移了六个电子。红外和拉曼光谱分析,发现Sc3-xYxN@C80（x=0-3）差别体现在内嵌团簇的振动部分,笼的振动基本一致。这主要是因为内嵌团簇向笼转移了相同数目的电子,所以笼的电子结构一致,振动峰就相同。而内嵌团簇由于半径不同,所受应力不同,对应会有振动峰的位置偏移。

关键词：金属内嵌富勒烯金属团簇密度泛函理论几何与电子结构红外与拉曼图谱

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煤矿车辆转向机故障分析

煤矿机械 2020年第7期41卷 163-165页

作者：郝亚星中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030006

针对某型防爆无轨运输车辆转向机摇臂轴齿轮根部断裂失效问题,从强度分析、转向机使用、材料特性、热处理以及金相组织等方面利用金相实验检测分析原因,结果表明,该转向机摇臂轴齿轮各类夹杂物均符合要求,齿轮表面渗碳轮廓清晰,选用的... 详细信息

针对某型防爆无轨运输车辆转向机摇臂轴齿轮根部断裂失效问题,从强度分析、转向机使用、材料特性、热处理以及金相组织等方面利用金相实验检测分析原因,结果表明,该转向机摇臂轴齿轮各类夹杂物均符合要求,齿轮表面渗碳轮廓清晰,选用的材料符合标准含量要求。得出故障原因是受到了过大的外力冲击,并提出了合理化建议。

关键词：转向机故障分析齿轮断裂金相实验运输车辆

掺杂和修饰的石墨烯对半胱氨酸吸附性能的密度泛函理论研究

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材料导报 2012年第10期26卷 127-130页

作者：张竹霞郝亚星韩培德许并社太原理工大学材料科学与工程学院新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024

使用密度泛函理论计算了掺杂或修饰Al或Mn原子的石墨烯对半胱氨酸的吸附性能。计算结果表明,掺杂或修饰Al或Mn原子后,Graphene与半胱氨酸之间结合稳定,具有较大的结合能。其中掺杂或修饰Mn原子的体系的吸附能整体高于掺杂或修饰Al原子... 详细信息

使用密度泛函理论计算了掺杂或修饰Al或Mn原子的石墨烯对半胱氨酸的吸附性能。计算结果表明,掺杂或修饰Al或Mn原子后,Graphene与半胱氨酸之间结合稳定,具有较大的结合能。其中掺杂或修饰Mn原子的体系的吸附能整体高于掺杂或修饰Al原子的体系。石墨烯上修饰或掺杂Al或Mn原子,增加了石墨烯基底与半胱氨酸之间的电荷转移,特别是修饰方式显著改变了费米能级附近的性质,同时改变了Graphene的电导性质。Al或Mn原子修饰或者掺杂的Graphene除了增加对半胱氨酸吸附能力外,也是一种潜在的检测半胱氨酸的传感器材料,进而在生物领域得到更广泛的应用,比如用来检测富含半胱氨酸的金属硫蛋白。

关键词：掺杂或修饰的石墨烯密度泛函理论吸附

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一种电控无轨胶轮车速度失控防护装置

煤矿机电 2019年第2期40卷 74-76页

作者：郝亚星中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

针对电控无轨胶轮车在行程较长且坡度较大时会引起制动器发热,甚至导致跑车事故等安全隐患,开发设计了一种电控无轨胶轮车速度失控防护装置。介绍了该装置的结构形成、各项功能、工作原理及特点。通过该电控防护装置的应用,为矿用车辆... 详细信息

针对电控无轨胶轮车在行程较长且坡度较大时会引起制动器发热,甚至导致跑车事故等安全隐患,开发设计了一种电控无轨胶轮车速度失控防护装置。介绍了该装置的结构形成、各项功能、工作原理及特点。通过该电控防护装置的应用,为矿用车辆速度失控提供合理的智能保护,优化煤矿运输车辆安全形势的分析能力,提高了整车的安全性能。

关键词：无轨胶轮车电气控制器测速传感器吸能器监视器

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LASIK治疗高度近视的疗效

中外医疗 2009年第33期28卷 164-165,167页

作者：郝亚星第三军医大学学员旅八队四川重庆400038

准分子激光原位角膜磨镶术(Laserin Situ Keratomileusis,LASIK),是在角膜磨镶术的基础上发展起来的一种屈光性角膜手术[1]。由于其保留了角膜上皮和前弹力层的完整性,因此更加符合角膜的解剖生理结构,具有预测性好,视力恢复快,术后反应... 详细信息

准分子激光原位角膜磨镶术(Laserin Situ Keratomileusis,LASIK),是在角膜磨镶术的基础上发展起来的一种屈光性角膜手术[1]。由于其保留了角膜上皮和前弹力层的完整性,因此更加符合角膜的解剖生理结构,具有预测性好,视力恢复快,术后反应轻,并发症少,回退小,矫正屈光范围大等一系列优点,成为了目前屈光矫治手术中开展最多,最为广泛的手术。但是高度近视患者预期矫正的屈光度较高,角膜切削深,残留角膜较少,在接受治疗时往往受到角膜厚度的限制。另外,高度近视本身还伴随着复杂的病理改变。而高度近视患者又是最迫切想要摘除眼镜的群体,因此,LASIK治疗高度近视能否达到较好的疗效是人们及其关注的问题。本文借鉴国内学者[1]对PRK临床效果分析的标准,即有效性、预测性、稳定性和安全性,对LASIK治疗高度近视的疗效进行综述。

关键词：准分子激光原位角膜磨镶术高度近视疗效

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连续采煤机用弹簧钢板热处理工艺改进

煤矿机电 2017年第1期38卷 98-99页

作者：郝亚星中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

连接连续采煤机中部运输槽与运输机尾的钢板工作条件恶劣,所以对其力学性能和工艺技术要求较高。通过改进热处理工艺,使65Mn弹簧钢板热处理畸变减少,表面硬度及疲劳寿命提高,显微组织分布更细小、均匀。

关键词：弹簧钢板热处理疲劳寿命显微组织

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煤矿无轨胶轮车速度失控液压自动控制装置

煤矿机电 2019年第3期40卷 77-78,81页

作者：郝亚星中国煤炭科工集团太原研究院有限公司

介绍了一种煤矿无轨胶轮车速度失控液压自动控制装置,包括行车制动阀、前后轮行车制动器、压力传感器、防爆电磁阀和拖拽车钩。该装置与煤矿大巷内阻拦绳索及吸能器共同配合,可实现速度失控车辆的制动,提高无轨胶轮车运输系统的安全指标。

关键词：无轨胶轮车速度失控液压自动控制吸能器

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一种无轨胶轮车速度失控保护系统

煤矿机电 2018年第2期39卷 14-15页

作者：郝亚星中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

介绍了一种无轨胶轮车速度失控保护系统,包括:踏板、尾钩、吸能器、阻拦索和矿用本安型位置传感器。该系统相比原来的减速制动措施,制动效果好,对人员和车辆无损伤,实现了对无轨胶轮车速度失控的主动防御和保护,有效地降低了无轨胶轮车... 详细信息

介绍了一种无轨胶轮车速度失控保护系统,包括:踏板、尾钩、吸能器、阻拦索和矿用本安型位置传感器。该系统相比原来的减速制动措施,制动效果好,对人员和车辆无损伤,实现了对无轨胶轮车速度失控的主动防御和保护,有效地降低了无轨胶轮车速度失控后发生恶性事故的风险,提高了无轨胶轮车运输系统的安全指标。

关键词：无轨胶轮车速度失控保护系统吸能器阻拦索矿用本安型位置传感器

内嵌金属富勒烯Sc_(3-x)Y_xN@C_(80)-I_h计算研究

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太原理工大学学报 2014年第5期45卷 587-593页

作者：郝亚星庄晟逸刘洋张竹霞陆路太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室材料科学与工程学院太原030024

基于密度泛函理论,研究了C80-Ih碳笼的混合三金属氮化物内嵌富勒烯Sc3-xYxN@C80(x=0-3)最稳定的结构规律。计算发现,它们均具有大的结合能和宽的HOMO-LUMO能隙;它们的绝热电子亲和势、电离势具有较大的绝热电子亲合能,且容易被还原;通... 详细信息

基于密度泛函理论,研究了C80-Ih碳笼的混合三金属氮化物内嵌富勒烯Sc3-xYxN@C80(x=0-3)最稳定的结构规律。计算发现,它们均具有大的结合能和宽的HOMO-LUMO能隙;它们的绝热电子亲和势、电离势具有较大的绝热电子亲合能,且容易被还原;通过前线轨道,基本可以定性判定它们的化合价一致,内嵌团簇均向笼转移了6个电子。红外和拉曼光谱分析发现,Sc3-x YxN@C80(x=0-3)差别体现在内嵌团簇的振动部分,笼的振动基本一致,这主要是因为内嵌团簇向笼转移了相同数目的电子,所以笼的电子结构一致,振动峰就相同;而内嵌团簇由于半径不同,所受应力不同,所对应的振动峰会有位置偏移。随着内嵌金属原子的渐变,揭示了Sc3-xYxN@C80(x=0-3)整体构型及性质变化规律,为进一步实验研究提供理论依据。

关键词：密度泛函理论金属内嵌富勒烯能隙前线轨道红外与拉曼光谱