有序多孔材料在含能材料研究中的应用

有序多孔材料具有高比表面积、孔道形貌排列多样化以及孔径尺寸均匀可调等特点,在众多领域有着广泛的应用前景。综述了目前有序多孔材料应用于含能材料的主要研究进展。涉及到的多孔材料包括单晶硅、氧化硅、氧化铝、碳、聚合物和金属有机骨架材料(MOFs)等。研究内容包括含能材料的制备、复合、吸附、分离、检测和传感器等。最后展望了多孔材料和含能材料相结合的发展趋势。

α-Al_2O_3(0001)表面吸附ZnO的DFT研究

建立了α-Al2 O3( 0 0 0 1 ) 2× 1表面薄片吸附模型 ,采用基于 DFT动力学赝势方法 ,对 Zn O分子的吸附生长进行了计算 .详细地研究了 Zn O分子在表面吸附的成键方式以及表面化学键特性 .在较稳定的吸附位上 ,Zn O化学键 [( 0 .1 85± 0 .0 1 ) nm]与最近邻的表面 Al— O键有 3 0°的偏转角度 ,Zn在表面较稳定的化学吸附位置偏离表面 O六角对称约 3 0°.通过吸附能量、原子布居数和态密度的分析 ,Zn O的 O2 -与表面上的Al3+形成的化学键表现出强离子键特征 ;而 Zn2 +同基片表面 O2

α-Al_2O_3(0001)表面弛豫及其对表面电子态的影响

在周期边界条件下的κ空间中 ,采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法 ,对最外表面终止层为单层Al的α Al2 O3 超晶胞 (2× 2 ) (0 0 0 1)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究 .结果表明 ,最外表面Al-O层有较大的弛豫 ,明显地影响了表面原子与电子结构 ,布居分析表明表面电子有更大的几率被定域在O原子的周围 ,表现出O的表面态 .进一步分析了表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化 ,表面能级分裂主要来自于O的 2 p轨道电子态变化 .通过对比弛豫前后的表面电子局域函数 (ELF)图 ,分析了表面成键特性 .

α-Al_2O_3(0001)表面原子缺陷对ZnO吸附影响

采用基于密度泛函理论的分子动力学方法 ,对α Al2 O3(0 0 0 1)表面Al,O原子空位缺陷及其对ZnO吸附进行了理论计算 .电子局域函数显示了表面空位处的电子密度变化 ,表面Al原子空缺处有非常明显的缺电子区域 ,悬挂键临近O的电子密度增大 ,有利于对Zn的吸附 ;O原子空缺处的Al原子处存在孤立电子 ,其ELF值为 0 0 5— 0 3,将有利于同电负性较大的O或O2 - 结合 .通过吸附动力学模拟与体系能量的计算发现 ,表面缺陷显著增强了表面的化学吸附 ,空缺原子处都被吸附原子填补 ,吸附结合能远大于单晶表面的情况 .在Al空缺的表面 ,由于ZnO的O与表面O形成双键 ,破坏了α Al2 O3(0 0 0 1)表面O六角对称结构 ,减小了O的表面扩散 ,从而不利于规则的ZnO薄膜生长 .相反 ,O的空缺表面 ,弥补了α Al2 O3(0 0 0 1)表面O空位缺陷 ,不影响基片表面O六角对称结构 .

ZnO在Al_2O_3(0001)表面的吸附与成键

采用基于密度泛函的分子动力学赝势方法, 对ZnO在a-Al2O3(0001)表面的吸附进行了理论计算, 研究了ZnO分子在Al2O3表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位、表面原子结构变化以及表面化学键特性. 结果表明ZnO在表面吸附后消除了吸附前表面Al-O层的弛豫, 化学结合能为434.3(±38.6)kJ·mol-1. 吸附后ZnO化学键(0.185±0.01 nm)与最近邻的表面Al-O键有30的偏转角度, Zn在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O的六角对称约30. 通过吸附前后原子布居数、态密度以及成键电子密度的分析, 表明ZnO的O2-与表面上的Al3+所形成的化学键具有强离子键特征; 而Zn2+同基片表面O2- 形成的化学键有明显的共价键成分, 主要来自于Zn 4s与O 2p的杂化, 以及部分Zn 3d与O 2p的杂化.