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ni_n(n=1～9)小团簇的密度泛函理论研究

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原子与分子物理学报 2013年第6期30卷 924-932页

作者：温俊青夏涛周红杨阿平张陈俊西安石油大学理学院西安710065 西北大学现代物理研究所西安710069

采用密度泛函理论(DFT)方法对nin(n=1~9)团簇的结构,稳定性和磁性进行了详细的研究.得到了一些以前文献中没有提到的稳定结构,并与其它方法得到的结构进行了比较,得到的最稳定结构与实验结果相一致.团簇能量的二阶差分、分裂能、HOMO-L... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法对nin(n=1~9)团簇的结构,稳定性和磁性进行了详细的研究.得到了一些以前文献中没有提到的稳定结构,并与其它方法得到的结构进行了比较,得到的最稳定结构与实验结果相一致.团簇能量的二阶差分、分裂能、HOMO-LUMO能隙随团簇尺寸的演化都没有表现出明显的奇偶振荡行为,但在n=5、7时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性、较低的化学活性.团簇磁性的研究表明团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增加有一定振荡,但有逐渐减小的趋势,n≥5时团簇的构型对团簇磁性的影响较小.

关键词： ni团簇密度泛函理论稳定性磁矩

ni_N(N=3～36)团簇的结构和稳定性研究

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原子与分子物理学报 2009年第1期26卷 87-91页

作者：王帆杨丽娟宿迁学院基础部宿迁223800

采用量子Sutton-Chen势和最速下降方法,研究了ni_N(N=3～36)团簇的结构、点群对称性和稳定性.模拟结果表明,ni团簇的最低能量结构结构趋向于多样化,无序化;并且发现团簇的对称性与相对稳定性之间有密切的关系.对称性高的团簇较为稳定.并... 详细信息

采用量子Sutton-Chen势和最速下降方法,研究了ni_N(N=3～36)团簇的结构、点群对称性和稳定性.模拟结果表明,ni团簇的最低能量结构结构趋向于多样化,无序化;并且发现团簇的对称性与相对稳定性之间有密切的关系.对称性高的团簇较为稳定.并将ni团簇的结构与实验结果做了比较,大部分吻合.

关键词： ni团簇 Q-SC势分子动力学方法

ni纳米团簇热力学性质和纳米碳管的动力学性质研究

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Ni纳米团簇热力学性质和纳米碳管的动力学性质研究

作者：李世影扬州大学

学位级别：硕士

微小尺度问题愈来愈受到研究者的关注,这种问题往往具有与宏观理论不同的规律,需要进行系统深入的研究,以建立与微小尺度系统相应的理论。其中最具有代表性的就是纳米物质。中介尺度纳米团簇大小介于分子和晶体之间,其性质可以认为是随... 详细信息

微小尺度问题愈来愈受到研究者的关注,这种问题往往具有与宏观理论不同的规律,需要进行系统深入的研究,以建立与微小尺度系统相应的理论。其中最具有代表性的就是纳米物质。中介尺度纳米团簇大小介于分子和晶体之间,其性质可以认为是随原子数目的增多而逐渐由微观向宏观晶体过渡。了解这一尺度的纳米团簇在热化过程中结构和性质的变化,对于理解纳米材料的微观结构演变过程及制备优质的纳米材料具有重要意义。另外,纳米碳管作为一种新型的纳米材料,其许多独特的性能和诱人的应用前景,使其成为纳米尺寸科学和技术中十分重要的研究对象。纳米碳管具有丰富的孔结构,开口的纳米碳管可以用作纳米级化学试管、虹吸管、储气材料、纳米器件等。因此,研究其它物质注入纳米碳管形成复合物的机制,在揭示物化特性、储氢机理等方面具有特殊的理论意义,并可促进相关的储气材料和纳米器件的开发,其实用价值不可低估。在目前条件下,团簇和纳米碳管的纳米级尺寸、复杂的测试方法及昂贵的测试设备在很大程度上限制了人们实验上对它的了解和研究。因此使用计算机数值模拟方法和简化的物理模型进行模拟,不仅可以辅助实验,而且可以得到一些实验无法测量的结果,并能深入揭示所研究系统的内在行为机制。本论文采用分子动力学模拟方法,主要模拟了ni团簇的熔化行为和稀有气体注入纳米碳管中的动力学过程,论文主要内容如下:第一章,简单介绍了原子团簇与纳米碳管的基本性能、研究现状以及可能的应用前景。第二章,介绍了分子动力学模拟方法的基本原理,包括物理建模、势能截断、计算短程作用力的方法、时间求积算法和宏观特性的统计控制方法等,并介绍了模拟中所用到的势函数。第三章,我们采用Q-SC势(Quantum Sutton-Chen potential),模拟了nin团簇(n=20-150)的熔化行为,分析了其熔化机理,发现其熔化过程不仅与团簇原子数目的密切相关,其基态几何构型也扮演了重要的角色。熔化刚一开始,各种基态的“畸变”导演着整个熔化过程。ni28在完全熔化之前发生了固-固相变;ni29经历了玻璃化相变;ni55在一个相当宽的温度区域表现为固-液共存现象,同时伴随着芯原子的类固态的熔化机制;同时还发现了nin (n=71, 73, 75)的直接熔化和ni147附近的表面熔化。另外,还分别将二十面体ni55和ni147周围团簇的热容曲线进行比较,发现一些有趣的现象。第四章,采用Lennard-Jones(LJ)势和Kr-C势,模拟了稀有气体原子(He、Ne、Ar、Kr、Xe)注入单壁纳米碳管(SWCNT)的动力学行为,发现稀有气体可以在纳米碳管中作周期性振荡,不过形成稳定性振荡的条件是适当的碳管管径和能量阈值。同时还发现可以通过调节碳管的长度、管径大小和螺旋角来实现振荡器的变频功能。第五章,对所做工作进行总结和展望。

关键词：分子动力学方法 ni团簇熔化行为热力学性质纳米碳管稀有气体原子周期性振荡

密度泛函理论研究nin,nin±（n=1～5）团簇的结构和电子性质

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原子与分子物理学报 2014年第1期31卷 79-84页

作者：张蓓刘东东陈楚张军新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性.对中性nin（n=1～5）团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显.n=4时,ni4＋,ni4以及ni4... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性.对中性nin（n=1～5）团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显.n=4时,ni4＋,ni4以及ni4-较之相邻个体具有较大的能隙,但在所讨论的尺寸范围内,没有找到幻数结构.随着原子数的递增,nin＋,nin,nin-（n=1～5）团簇体系的磁矩总体呈上升趋势,值得关注的是：添加一个电子能够显著增强中性体系的磁性.讨论了与实验结论符合较好的鲍热电子亲和能（AEAs）以及绝热离化势（AIPs）.

关键词： ni团簇密度泛函理论电子结构

纳米碳管中及自由状态下镍团簇形态与熔化的分子动力学研究

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计算机与应用化学 2005年第8期22卷 613-616页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

采用Rosato-Guillope-Legrand多体势分子动力学方法,模拟了(40,0)纳米碳管中及自由状态下ni534原子团簇的形态与熔化特性,并对其差异进行了讨论。研究表明,温度T=300 K时,碳管中及自由状态下的ni534都具有晶体特征,但碳管中ni534团簇的... 详细信息

采用Rosato-Guillope-Legrand多体势分子动力学方法,模拟了(40,0)纳米碳管中及自由状态下ni534原子团簇的形态与熔化特性,并对其差异进行了讨论。研究表明,温度T=300 K时,碳管中及自由状态下的ni534都具有晶体特征,但碳管中ni534团簇的形态为与碳管同轴的单壁ni管,而自由ni534团簇为近似球形;碳管中ni534团簇的熔点在900 K以上,而自由ni534 团簇的熔点为696 K左右。

关键词：纳米碳管 ni团簇分子动力学熔化

Znin2S4基光催化剂设计及光解水析氢性能研究

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ZnIn2S4基光催化剂设计及光解水析氢性能研究

作者：张楠太原理工大学

学位级别：硕士

氢能作为一种无碳清洁能源,具有能量密度高、无污染的独特优势,通过光解水析氢能有效解决当前面临的严峻的能源危机和环境污染问题,是析氢的理想途径之一,被称为二十一世纪梦的技术。其中的关键因素是先进半导体光催化剂的开发。Zn InS... 详细信息

氢能作为一种无碳清洁能源,具有能量密度高、无污染的独特优势,通过光解水析氢能有效解决当前面临的严峻的能源危机和环境污染问题,是析氢的理想途径之一,被称为二十一世纪梦的技术。其中的关键因素是先进半导体光催化剂的开发。Zn InS（ZIS）由于其优异的半导体性能,如无毒、合适的带隙和高稳定性,在光解水析氢应用中引起了广泛的研究兴趣。本课题以ZIS基半导体光催化材料为中心,通过深入调研当前的改性手段及研究方法,及在光解水析氢领域的研究现状。包括形貌调控、结构设计、助催化剂负载以及不同种类的异质结构建。调研结果发现,当前存在的主要问题,一方面在于对界面反应,载流子迁移机制的研究不够深入,另一方面,急需新型的具备高太阳能-氢能能量转化效率的光催化材料开发。以此为出发点,开展了如下的工作:（1）由于光解水析氢反应的本征活性位点相对不足以及光激发电荷载流子的快速复合,没有助催化剂的半导体光催化剂的活性远远低于预期。目前的改性方案的出发点往往在于稳定的结构以及增大的比表面积以此来增加表面活性位点,鲜有对活性面比例对光解水析氢性能影响的探究。在这里,我们开发了一种新型的具有（110）边缘充分暴露的纳米花瓣状形貌ZIS,并且从理论和实验上证明了超薄六方结构ZIS纳米花瓣是一种很有前途的无助催化剂光催化剂。根据密度泛函理论计算,六方ZIS（110）面上的与Zn和In原子配位的S原子,其ΔG为-0.52 e V,接近理想值,更适合作为光解水析氢的活性中心。因此,我们以制备超薄,尺寸可控且结构稳定的具有更多边缘活性位点暴露的新型ZIS为出发点,通过探究化学浴沉积法（CBD）过程中影响生成样品形貌的两个关键参数,反应时间以及反应温度,制备的纳米花瓣状ZIS比表面积高达131.12 m·g,远远高于我们目前已知的相关报道。此外,增强的（110）面相对比例表明了通过形貌工程增加了边缘（110）面暴露比例。最终,纳米花瓣状ZIS光解水析氢性能达到了5.51 mmol·g·h,是目前使用较多的纳米花状小球形貌ZIS的约3.2倍。这项工作加深了对构效关系研究的理解,并为发展用于光解水析氢的无助催化剂超薄2D光催化剂迈出了重要的一步。（2）光催化剂与助催化剂之间的异质结构界面工程,以获得优化的电子结构,是改善其光解水析氢性能的一个有前途的方法。在这部分工作中,2D纳米花瓣状ZIS与活性面（110）边缘面修饰的ni纳米团簇异质结构通过化学浴沉积,以及随后的光沉积定位修饰制备。通过光沉积实现ni纳米团簇助催化剂与ZIS基底的自发界面工程。复合光催化剂在模拟太阳光下表现出优异的光解水析氢性能,最高可达26.80 mmol·g·h,是初始对照组ZIS的15.4倍。优化后的光催化剂在420 nm单波长下的表观量子效率（AQY）达到了61.68%。结合一系列的实验表征和密度泛函理论计算,证明电荷载流子的分离和迁移通过ni纳米团簇诱导的界面电子重排得到了显著增强,复合光催化剂达到了接近零的ΔG,并有利于中间态（*H）的吸附和解吸行为,从而获得了优异的光催化性能。总之,这项工作开辟了一条通过在边缘活性位点上自发光沉积金属团簇助催化剂来调整界面电子特性的途径,通过这种途径可以协同促进光生载流子的分离和表面氧化还原反应。

关键词： 2D Znin2S4 形貌工程 ni团簇光催化机理界面工程

g-C3N4基光催化制氢材料的第一性原理研究

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g-C3N4基光催化制氢材料的第一性原理研究

作者：吴优哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

g-CN基光催化剂由于具有合适的能带结构而在光催化制氢、光催化CO还原和光催化固氮等多个领域得到了应用。将g-CN与其他半导体材料复合或在g-CN上负载金属团簇被认为是优化g-CN光催化活性的有效策略。本文通过理论计算来研究与SnO复合... 详细信息

g-CN基光催化剂由于具有合适的能带结构而在光催化制氢、光催化CO还原和光催化固氮等多个领域得到了应用。将g-CN与其他半导体材料复合或在g-CN上负载金属团簇被认为是优化g-CN光催化活性的有效策略。本文通过理论计算来研究与SnO复合和负载ni团簇两种改性方式对于g-CN光催化活性的影响。实验上已经合成出SnO/g-CN异质结,但是SnO和g-CN间的相互作用和光生载流子的迁移过程仍不明确。因此我们采用密度泛函理论方法计算了SnO/g-CN异质结的电子结构和电荷转移,研究了g-CN与SnO间的相互作用。结果表明,由于g-CN和SnO的功函数大小和费米能级不同,g-CN和SnO间会发生电荷转移,直到g-CN和SnO的功函数和费米能级对齐,g-CN表面带正电,SnO表面带负电,因此在g-CN和SnO界面处产生一个内建电场,电场方向由g-CN指向SnO。异质结的价带顶和导带底分别由g-CN和SnO贡献,当异质结受光照激发时,SnO导带上的电子在内建电场的作用下转移到g-CN的价带,形成一个Z型异质结,促进了g-CN和SnO中电子和空穴的有效分离。通过在g-CN的空腔中负载不同尺寸的ni团簇,研究团簇尺寸对于g-CN催化活性的影响。结果表明HO分子在ni/g-CN表面的吸附更稳定,并且ni/g-CN能显著降低O-H的键能,增强水分子的极性,有利于HO的解离过程。通过TDDFT计算发现,g-CN的激发属于局域激发,因此,光生载流子易复合;而ni/g-CN属于电荷转移激发,能够分离电子和空穴,有利于光生载流子的分离和存储。

关键词：光催化碳化氮异质结 ni团簇激发态

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镍团簇的结构与电子性质

西华大学学报（自然科学版） 2009年第2期28卷 87-91页

作者：许生林魏成富曹江黄燕郭建军西华大学材料科学与工程学院四川成都610039 绵阳师范学院四川绵阳621000 四二0厂军代表室四川成都610503 西华大学应用物理研究所四川成都610039

在相对论有效原子实势(RECP)近似下,用Gaussian98程序和密度泛函中的B3LYP/LANL2DZ方法,对纯nin(n=2-6)团簇的各种几何构型进行优化计算,得到它们的基态结构、垂直电离势和电子亲和能。结果表明,ni2分子的基电子态为3Σu+,ni3的基态结... 详细信息

在相对论有效原子实势(RECP)近似下,用Gaussian98程序和密度泛函中的B3LYP/LANL2DZ方法,对纯nin(n=2-6)团簇的各种几何构型进行优化计算,得到它们的基态结构、垂直电离势和电子亲和能。结果表明,ni2分子的基电子态为3Σu+,ni3的基态结构是等腰三角形,电子态为3B2。由于Jahn-Teller效应,ni4的基态结构为具有C2v对称性的蝶形结构,电子态为7A2。ni5和ni6的基态结构也具有C2v对称性,分别为梯形和三角形结构,对应的基电子态分别为7A1和3B2。最后计算了团簇的能级分布和最高占据轨道(HOMO)与最低空轨道(LU-MO)之间的能级间隙(HLG),分析了团簇的化学活性。

关键词： ni团簇密度泛函方法有效原子实势几何结构电子性质

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进口砂洗磨料失效分析及国产砂洗磨料的评估

杭州电子工业学院学报 2000年第3期20卷 28-31页

作者：袁明永林思达浙江大学分析测试中心浙江杭州310027 浙江省自然科学基金委员会浙江杭州310012

本失效分析表明 :大尺寸磨粒将会把Bi2Te3半导体晶片热喷涂层上的ni团簇整体打掉 ,导致这一区域砂洗粗化的失败而无法上锡 ;国产砂洗粉完全能胜任这一砂洗粗化任务 ;国产砂洗粉中含有的Na元素是以NaAl11O17的形式存在 ,它不会对slice的... 详细信息

本失效分析表明 :大尺寸磨粒将会把Bi2Te3半导体晶片热喷涂层上的ni团簇整体打掉 ,导致这一区域砂洗粗化的失败而无法上锡 ;国产砂洗粉完全能胜任这一砂洗粗化任务 ;国产砂洗粉中含有的Na元素是以NaAl11O17的形式存在 ,它不会对slice的热电性能产生任何不良影响。

关键词：晶片砂洗磨料涂层 ni团簇热电性能