本征及掺杂磷烯对2,3,7,8-TCDD吸附机理的计算模拟研究

2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英(2,3,7,8-TCDD)是二噁英家族中危害人类和环境最显著的一种.设计一种高效,灵敏的吸附剂来检测和去除2,3,7,8-TCDD对人类和环境的影响是亟需解决的问题.本研究利用基于密度泛函理论(DFT)的计算模拟方法探索了本征磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附机理,并详细考察了掺杂Ti,Fe,Ca,Al金属原子后磷烯对2,3,7,8-TCDD吸附的影响.研究结果表明2,3,7,8-TCDD初始构型会影响磷烯对其吸附,当平躺于磷烯表面时有较大的吸附.而且掺杂金属原子的磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附也存在较大的影响,掺杂金属原子均增大了磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附,其中Ca掺杂磷烯>Fe掺杂磷烯>Ti掺杂磷烯>Al掺杂磷烯.研究结论对于2,3,7,8-TCDD的处理带来了新的思考方向,有望为二噁英的检测和去除提供有用的理论指导.

基于文献计量和关键词共现网络的磷烯材料近十年的研究进展

磷烯作为一种与石墨烯类似的新型单元素二维原子晶体材料,受到科研人员的广泛关注。但是,当前磷烯研究领域的研究发展动态仍缺少综述文献整体性和系统性概括。本文采用文献计量学方法和关键词共线网络方法对磷烯进行了较为完整的调研分析。以Web of Science为数据来源,利用VOSviewer软件和CiteSpace软件设计实验进行关联性分析和聚类分析,对2014年1月1日到2023年4月30日十年间磷烯有关领域文献进行定量评估,比较了近年来发文量、发行趋势、研究国家/机构等数据的变化,绘制了关键词共现网络图。主要结果如下:(1)推测磷烯的研究停留在平稳研究阶段;(2)磷烯的相关研究以磷烯的性质和结构为主;(3)未来磷烯领域可能的研究方向为在性质和结构上继续探索磷烯材料界面的物理、化学特性,将其与其他二维材料进行比较分析;在应用上扩大磷烯材料的功能性应用并逐渐实现其商业化应用。

机械球磨正交晶系磷烯的制备与结构形貌分析

磷烯自从被发现以来掀起了广泛的研究浪潮,其在催化、生物医药、能源、食品等研究领域得到了广泛的应用。磷烯是一种富含磷原子的二维材料,由于其表面存在孤对电子,磷烯极易与氧气和水反应而形成磷酸衍生物。微机械剥离法、电化学剥离法、高压均质法等方法存在不能大批量制备、样品尺寸较大且层间距较厚等缺点。机械球磨法的出现,具有省时高效操作简便等优点。因此采用机械球磨法制备磷烯,并通过拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)与X射线衍射(XRD)对磷烯进行结构表征,表明成功制备了正交晶系的磷烯。之后采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对剥离的磷烯进行形貌特征观测,表明了制备的磷烯具有较薄的片层结构。将为大批量制备尺寸均匀的磷烯提供一种新的策略。

硼磷烯量子点的电子结构和光学性质研究

采用紧束缚近似方法对锯齿状六边形硼磷烯量子点在平面电场和垂直磁场调控下的电子结构和光学性质进行了研究.研究表明,硼磷烯量子点作为直接带隙半导体,在无外加电场和磁场作用时,能隙不随尺寸的改变而变化.在平面电场调控下,能隙随电场强度的增加逐渐减小直至消失,平面电场方向几乎不会对硼磷烯量子点体系产生影响,且随量子点尺寸的增大,能隙消失所需电场强度逐渐减小.在垂直磁场调控下,表现为体态的能级在磁场作用下形成朗道能级,而能隙边缘处的朗道能级近似为一个平带,不随磁通量的改变而变化,态密度主要分布于朗道能级处.另外,垂直磁场作用下的光吸收主要是由朗道能级之间的跃迁引起的.

硼磷烯基二维材料作为离子电池阳极材料的第一性原理研究进展

硼磷烯是由B4P2六元环和B2P4六元环交替组成的一种类石墨烯的新型的二维平面材料。其独特的几何结构和电子性质使其具有优异的电化学性质。硼磷烯基二维材料具有较大的比表面积,自然终止表面无悬挂键,以及较高的吸附能,这为碱金属离子提供大量的吸附位点,从而有望极大地提高离子电池的理论容量。同时,硼磷烯基二维材料通常具有较小的扩散势垒。因此,硼磷烯基二维材料在电化学储能方面有较大的应用前景,有望成为碱金属离子电池的阳极材料。基于第一性原理,本文系统总结了硼磷烯基二维材料作为阳极材料的研究进展,包括其固有的结构、性质、在各种金属离子电池和锂硫电池中的应用性能等。

Ni_(2)P@2D磷烯双功能电催化剂在光伏辅助全分解水制氢中的应用研究

近年来,二维磷烯(2D BP)因其较短的电荷传输距离、高载流子迁移率和充分暴露的表面活性位点,成为电催化剂的理想材料。然而,不适合的含氧中间体吸附能使其反应动力学迟缓,进而限制了其实际应用。本文通过引入颗粒状的非晶Ni_(2)P化合物,构建Ni_(2)P@BP异质结,在改善反应活性的基础上,提高其电化学稳定性。研究结果表明:相较于纯BP和Ni_(2)P电催化剂,Ni_(2)P@BP催化剂展现出优异的析氢(HER)和析氧(OER)催化活性,在10 mA/cm^(2)电流密度下的过电势分别为167和186 mV。Ni_(2)P@BP作为双功能电催化剂,仅需1.54 V的外加偏压(Vapp)就可以实现10 mA/cm^(2)的电流密度。将其与a-Si∶H/a-SiGe∶H/a-SiGe∶H三结叠层太阳电池连接,实现了超过7%的太阳能制氢(STH)转换效率,相较于作为双功能电催化剂的纯BP提高了95%。

剪切形变下磷烯的力学和热学性能

磷烯是一种新型的二维半导体材料,近年来得到了研究者们的广泛关注.通过分子动力学模拟对磷烯在剪切形变下的力学和热学性能进行了系统探究.磷烯的剪切力学呈现出各向同性的特点,沿扶手椅与锯齿方向的剪切模量均约为22 GPa.磷烯的断裂强度和极限应变对温度十分敏感,高温会显著削弱磷烯抗剪切形变的能力.无应变时磷烯沿锯齿与扶手椅方向热导率的各向异性比为2.83.当对磷烯施加剪切应变时,磷烯沿扶手椅方向的热导率随着剪切应变的增大而减小,但是剪切应变对磷烯锯齿方向热导率的影响则相对较弱.通过对磷烯的声子态密度分析发现,剪切形变主要对其柔性声子模式的振动特性具有显著影响,使高频声子发生了红移.同时,剪切形变的存在会严重改变晶格的非简谐振动,继而在不同程度上对磷烯声子间的散射产生重要的影响.磷烯声子态密度的改变以及声子散射通道的变化共同决定了其在剪切形变下的导热特性.

磷烯改性修饰及其阻燃研究进展

自二维纳米材料作为阻燃剂制备阻燃复合高分子材料以来,其突出的优势引起了广泛关注。得益于富磷结构、二维形貌等特征,磷烯阻燃效率高、可修饰改性空间大,被视为极具发展潜力的纳米阻燃剂。对磷烯的历史、改性修饰方法、聚合物阻燃领域应用进行了阐述,并且展望了其未来的发展。

氮杂磷烯化合物的合成及^(31)PNMR表征

通过相应膦二氯化物与２，４，６－三叔丁基苯基氨基锂的反应，再经１，８－二氮双环［５．４．０］－７－十一烯脱氯化氢合成了两个新的氮杂磷烯化合物． 与二磷烯比较，分析了它们在核磁共振磷谱中化学位移的变化．这些具有—Ｐ Ｎ—和—Ｏ—Ｐ Ｎ—结构的氮杂磷烯化合物水解生成相应的亚膦酸酰胺和芳氨基亚膦酸酯．

碱金属在磷烯表面吸附和迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法研究了碱金属(Li、Na、K)-磷烯体系,分析了体系的吸附性质、电学性质和迁移行为.结果表明:碱金属在磷烯表面的最稳定吸附位都是H位.吸附过程中电荷由碱金属原子转移到磷烯,碱金属-磷烯体系表现出一定的离子性.碱金属-磷烯体系的吸附能从大到小为ΔE_(Li-磷烯)ΔE_(K-磷烯)ΔE_(Na-磷烯).Li→Na→K,随着原子序数的递增,体系的离子性逐渐增强;碱金属原子越来越容易在磷烯表面迁移.

磷烯制备及应用的研究进展

本文结合当前国内外磷烯的研究进展,分别介绍了机械剥离法、液相剥离法及化学合成法等磷烯制备方法,并针对其优缺点进行分析讨论;还结合了磷烯的结构和特性,概括了磷烯在场效应晶体管、光电子器件等领域内的应用,并展望了未来磷烯的主要研究方向。

Cu,Ag,Au掺杂磷烯的第一性原理研究

本文研究了Cu、Ag、Au在P位掺杂磷烯的几何结构、稳定性、能带结构和态密度,得到以下结果:几何结构畸变率最大的是Au原子掺杂的磷烯结构,但Cu掺杂磷烯结构的稳定性强于Ag、Au掺杂的磷烯体系;磷烯的能带结构可以通过掺杂Cu、Ag、Au金属原子进行调控;磷烯掺杂体系中都出现了两条杂质能级,一条施主能级和一条受主能级,杂质能级的出现增加了体系的导电能力.

低配位磷烯化合物及其最新进展

总结了有关低配位磷烯化合物 (PC)在合成方法。

过渡金属原子掺杂的锯齿型磷烯纳米带的磁电子学特性

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR有磁性,但只能表现出铁磁性.处于铁磁态时,掺杂铁原子的ZPNR为磁性半导体,而掺杂镍原子的ZPNR为磁性半金属.掺杂铁或者镍原子的ZPNR的磁性主要由杂质原子贡献,产生磁性的原因则是在ZPNR中存在未配对电子.掺杂位置对ZPNR的磁电子学特性有一定的影响.该研究对于发展基于磷烯纳米带的纳米电子器件具有重要意义.

磷烯量子点锯齿形边界上的磁性研究

近些年被成功合成的磷烯,由于其具有独特的空间褶皱结构,以及有限宽度的带隙和很高的载流子迁移率,而备受研究者的关注.本文通过有限温行列式量子蒙特卡罗方法,研究了磷烯量子点的边界磁性随温度的依赖关系.在蜂巢晶格哈伯德模型框架下,数值结果表明,一个相对小的相互作用可以在磷烯量子点的锯齿形边界上诱导出类铁磁性,并且这种边缘磁性的居里温度有可能达到室温.

二磷烯类化合物的合成

简单介绍二磷烯类化合物的各种合成方法。

硝酸处理对Li在磷烯表面吸附和迁移行为影响的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Li在本征磷烯表面及硝酸处理的磷烯表面的吸附性质、电学性质及迁移行为。结果表明:硝酸处理前后,Li原子在磷烯表面的最稳定吸附位均为H位;硝酸处理使Li原子在磷烯表面的吸附更加稳定。Li原子吸附在NO_3^--磷烯体系表面后,一方面,电荷由Li原子转移到附近的磷烯;另一方面,电荷由磷烯转移到附近的NO_3^-;Li原子在NO_3^--磷烯体系表面的吸附既有N型掺杂,也有P型掺杂。硝酸的处理使得整个体系的电荷转移量增大,增强了体系的离子性。硝酸处理降低了Li原子在磷烯表面的迁移激活能,Li原子在NO_3^--磷烯表面更容易迁移。

具有O-P=P结构的二磷烯羰基钨配合物的氧化反应和光异构化反应

间氯过氧苯甲酸与具有O-P=P不对称结构的二磷烯羰基钨配合物反应,给出一种新的膦酯配合物.经MS,NMR,IR和元素分析确定了它们的结构.用光照射一个(E)-二磷烯的羰基钨配合物,观测到光异构化反应发生.(Z)-二磷烯的羰基钨配合物异构体通过^(31)P,~1H NMR被表征.

含S—P—N键的磷烯正离子及其相关物的结构和性质的从头计算

本文对5-甲硫基-3-N-苯基-2,3-2(H)-1,3,4,2-噻二唑磷茂啉的磷烯正离子等三个相关分子的平衡几何构型进行了从头算解析能量梯度方法的全优化计算。优化结果表明,二配位磷烯正离子与相应的三配位磷母体分子的结构有本质的差异。形成二配位磷烯正离子后,磷所在的五员环因形成共轭体系而使原来的单键键长变短,原来的双键键长变长,且使原来不共面的五员环共面,在优化的平衡几何处进行单点CI计算的结果表明,基态分子中磷原子上的正电荷的相对多少次序与实验测得的摩尔电导率及^(31)P NMR谱的化学位移的相对大小次序完全一致。

二磷烯类化合物

二磷烯类化合物吴士杰，吴玉华（四平师范学院化学系１３６０００）（四平市油漆厂）早在１８７７年，Ｋｏｈｌｅｒ曾报道认为偶磷苯（Ｐｈ－Ｐ＝Ｐ－ｐｈ）是ＰｈＰＣｌ２和ｐｈＰＨ２的缩合产物。１９５８年，Ｋｕｃｈｅｎ指出缩合产物不是偶磷苯，而是其低聚物。后来经...