Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)材料的多色发光及余辉性能

采用高温固相法制备了一种具有颜色变化的长余辉发光材料Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶Pr^(3+)。通过X射线衍射、激发发射光谱、余辉衰减及热释光曲线等,对样品的结构、发光及余辉性能进行了系统分析。在283 nm激发下,发射光谱在485 nm和609 nm处表现出两个较强的尖峰发射,分别归属于Pr^(3+)离子的^(3)P_(2)→^(3)H_(4)及^(3)P_(0)→3H6能级跃迁。通过对Pr^(3+)离子浓度的调控,有效改变了绿光和红光的相对发射强度,从而实现了发光颜色的多色化。此外,在激发光源停止后该材料同样具有多色的余辉发射,对于最佳样品(Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+))的余辉时间可达1200 s以上。之后,我们通过热释光曲线具体研究了陷阱的分布及余辉的充放能过程。结果表明,Mg_(3)Y_(2)Ge_(3)O_(12)∶0.015Pr^(3+)材料中浅陷阱的浓度相对较低从而导致室温下的余辉性能较弱。由于材料在高温区域具有超宽带陷阱分布,因此,我们进一步探究了其在高温下的多色长余辉性能。在本工作中,我们成功制备了一种单一离子激活的发光及余辉颜色可调的长余辉发光材料,考虑到其在室温以及高温条件下都具有发光及余辉颜色变化的特点,该材料在高温预警标识以及防伪领域有着潜在的应用价值。

富电子AlnSi12?nN12 (n= 1,2和4)团簇的非线性光学特性研究

本文采用密度泛函理论的B3LYP和CAM-B3LYP方法,详细计算和研究了AlnSi12−nN12 (n = 1,2和4)团簇的线性和非线性光学特征。由第一超极化率的计算结果表明,非对称的体系在外场中容易极化,具有较高的超极化率,因此以SiN为基础的Al掺杂笼状结构在非线性光学材料方面有潜在应用。

双金属团簇Cu_(12)Fe吸附CO和H_(2)的理论研究

基于第一性原理密度泛函理论(DFT)方法研究了Cu_(12)Fe团簇的结构稳定性、热力学稳定性和反应活性.计算得出正二十面体Fe原子核心团簇Ih-core比正二十面体Fe原子壳层团簇Ih-shell的热力学稳定性更强.通过分析吸附能讨论了CO和H_(2)在Ih-core团簇上的吸附构型.计算结果表明,Ih-core团簇以顶角Corner位吸附CO时吸附能最大,吸附模型最稳定,H_(2)吸附过程中发生了解离,两个氢原子均形成表面Facet位吸附构型.最后,通过分析前线轨道得到吸附过程的轨道信息.

Mg_(12)O_(12)纳米线掺杂3d过渡金属元素的第一性原理计算研究

基于密度泛函第一性原理计算,系统研究了Mg_(12)O_(12)笼状团簇组装一维纳米线及其掺杂3d族元素体系的几何结构与电子结构.结果表明:Mg_(12)O_(12)团簇组装一维纳米线为非磁性半导体,带隙值为3.16 eV;掺杂Sc和V后,体系由半导体转变为金属;掺杂Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后体系仍然保持半导体特性、但带隙值明显减小,而掺杂Zn时带隙值变化不大;掺杂V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后纳米线具有磁性.

H_8Si_8O_(12) 和H_8Si_7TiO_(12)团簇的几何构型和电子结构的从头算研究

应用HF、 MP2和杂化的B3LYP方法，使用3-21G基组，对H8Si8O12 和H8Si7TiO12团簇的几何构型、总能进行了计算，并在B3LYP/3-21G的水平上对硅原子的核磁共振化学位移进行了研究，得到的几何构型，以及核磁共振化学位移与实验结果进行了比较，发现吻合得很好。计算了H8Si８O12和H8Si7TiO12团簇的Mulliken布居数的大小。并对Si原子被Ti原子取代前后的H8Si８O12体系的几何构型、 Mulliken布居数的变化进行了比较和研究。

5d过渡金属原子中心镶嵌Ag团簇M@Ag_(12)(M=Hf～Hg)I_h和O_h构型的密度泛函理论研究

采用相对论密度泛函理论方法对Ih和Oh构型M@Ag12(M=Hf～Hg)的几何和电子结构进行了系统的研究.研究表明,原子半径之和与团簇的电子结构共同决定了M—Ag键长的大小.M@Ag12的成键能来自中心原子的嵌入能和Ag12笼子的形变能.最高占据轨道为成键轨道的团簇比反键轨道的团簇的稳定性强.我们发现在此系列中,Ih构型不一定总比Oh构型稳定.Hf@Ag12,Ir@Ag12,Au@Ag12和Hg@Ag12的Oh构型比Ih构型稳定.

笼状团簇Mg_(12)B_(24)结构与性质的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*水平上优化得到了一种Mg _(12) B _(24)团簇的笼状稳定结构,其IR最强吸收峰位于205.23 cm^(-1),Raman谱的最强峰位于242.63 cm^(-1).Mg _(12) B _(24)团簇笼状结构中B原子主要是sp杂化轨道参与成键,Mg原子主要是s轨道参与成键.团簇中B原子层堆积了大量的电子,表明MgB 2的超导作用主要发生在B原子层;B原子层电子存在较强的离域性,也为超导电性提供了条件;Mg原子起了提供电子的作用.

贝氏体钢时效处理富Cu团簇析出特点及其第一性原理计算

研究低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)时效处理过程中富Cu团簇的析出演变特点,并基于第一性原理计算,采用特殊准随机结构(Special quasirandom structures,SQS)、Solid-State Nudged Elastic Band(SSNEB)方法构建Fe-Cu二元体系的无序固溶体结构模型,模拟计算相变能量路径,分析并表征析出相析出演变规律与模拟计算之间的相互联系。结果表明,实验钢在指定温度(500℃)进行时效热处理,时效处理各阶段实验钢中弥散析出约2.6~53 nm的富Cu团簇,以共格、非共格状态存在于基体中,经模拟计算,BCC-Cu向9R-Cu转变过程中需在开始阶段克服8.9 meV的能垒,之后从9R-Cu向孪晶FCC-Cu+9R-Cu结构转变过程中需要克服4.9 meV的能垒,非稳态BCC富Cu团簇与稳定态的FCC Cu之间具有0.14 eV/atom的形成能差,当Cu含量超过21.6%(原子分数)后,富Cu团簇从BCC结构不断向稳定的纯FCC-Cu结构演变。从能量角度分析了富Cu团簇析出倾向,解释了富Cu团簇的析出惯序,有利于优化贝氏体组织,为含Cu贝氏体沉淀钢的深入研究及相关领域的开发拓展提供理论参考依据。

Cd_nSe_n(1≤n≤12)团簇结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Cd_nSe_n(1≤n≤12)团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行了模拟分析.结果表明,当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构,Cd-Se键长是影响硒化镉团簇总能量的重要因素;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd_2Se_2和Cd_3Se_3团簇的最低能量结构连接而成的三维结构,而Se-Cd-Se键角是影响硒化镉团簇总能量的主要因素.随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势.团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及最高已占据轨道和最低未占据轨道的能隙都显示团簇的幻数为n=3,6和9.

Sc_(12)X(X=C,Si,Ge,Sn,Pb)团簇的几何构形和电子结构研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)研究二十面体Sc_(12)X(X=C、Si、Ge、Sn、Pb)团簇的几何构形和电子结构,系统计算了它们的束缚能(BE)、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙(△E)、局域磁矩(μ_s)及团簇的平均键长(.研究表明,用C、Si、Ge、Sn、Pb分别替代Sc_(13)团簇中心或表面原子可以使其成为更稳定结构(除Sc_(12)Pb外).掺杂团簇Sc_(12)X中,当杂质原子X比Sc原子的原子量大很多时,具有C_(5V)对称性的构形比具有I_h对称性的构形更稳定;当杂质原子X比Sc原子的原子量小时,具有对称I_h对称性的构形比具有C_(5V)对称性的构形更稳定(除Sc_(12)C团簇外).Sc_(12)C团簇的稳定性出现异常,其原因与轨道杂化有关.

Sc_(12)X团簇(X=B,C,N,Al,Si,P)的电子结构和稳定性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)研究二十面体Sc12X(X=B、C、N、Al、Si、P)中性和荷电团簇的电子结构和稳定性,系统计算了它们的基态束缚能(BE)、原子间平衡间距、最高占据轨道(HOMO)与最低占据轨道(LUMO)之间的能隙、局域电荷以及HOMO电子构型.研究表明,用C、Si原子或荷电后的B、N、Al、P离子分别替代团簇Sc13中心原子可以使其成为稳定的结构.Sc12X团簇束缚能改变的原因在于掺杂改变了中心原子或离子与表面原子的轨道杂化.

Y_(12)TM(TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)团簇的电子结构与磁性研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)研究了二十面体Y12TM(TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)团簇的电子结构和磁性,计算了它们的束缚能(BE)、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道(HOMO)、最低未占据轨道(LUMO)及其能隙.研究表明:Y13、Y12Sc、Y12Ti、Y12V、Y12Cr团簇的主体原子和杂质原子呈现出铁磁性作用,而Y12Mn、Y12Fe、Y12Co、Y12Ni、Y12Cu、Y12Zn团簇的主体原子和杂质原子呈现出反铁磁作用.

Al_2Be_N(N=1-12)团簇最低能量结构的稳定性和电子特性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G水平上对Al2BeN(N=1～12)团簇的各种可能构型进行几何结构优化和频率分析,得到了团簇的最低能量结构.并对Al-Be最近邻键长,平均结合能,二阶能量差分,能隙和Al原子的电子位形进行了讨论.结果表明:Al原子掺杂对纯Be团簇结构影响不大;Al-Be最近邻键长和团簇的平均结合能随N的增加表现出了不同的变化趋势;Al原子的化合价出现了由一价到三价的变化;N=7是团簇的幻数.

密度泛函理论对Cd_nTe_n(1≤n≤12)团簇结构与性质的研究

采用基于密度泛函理论的DMol 3软件包对CdnTen(1≤n≤12)团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行模拟分析.结果表明,团簇CdnTen(1≤n≤12)与团簇CdnSen(1≤n≤12)具有相似的最低能量结构:当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Te2和Cd3Te3团簇的最低能量结构组成的三维笼状结构;当n=12时,Cd12Te12团簇的最低能量结构为一个完美的球壳.随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势.团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及能隙都显示团簇的幻数为Cd3Te3,Cd6Te6和Cd9Te9.

CdnSn(1≤n≤12)团簇结构与电子性质的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol3模拟软件包对CdnSn(1≤n≤12)团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行了模拟分析。结果表明,当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2S2和Cd3S3团簇的最低能量结构连接而成的三维结构。随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势。团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及最高已占据轨道和最低未占据轨道的能隙都显示团簇的幻数为n=3,6和9。

Ag_(12)Y团簇三种可能构型的电子结构和磁性研究

应用密度泛函理论和广义梯度近似方法研究Ag_(12)Y团簇的稳定性、电子结构和磁性,计算了键长、束缚能、最高占据轨道、最低占据轨道、磁矩和电子分布。结果表明:Ag_(12)Y团簇稳定性比对应的Ag_(13)团簇高,替代中心原子比替代表面原子更稳定,O_h构型的Ag_(12)Y为最稳定结构;计算的7个Ag_(12)Y团簇外层电子均为闭壳层结构,具有较好的化学稳定性;Ag_(12)Y磁性与替代原子位置和团簇对称性有关,I_h构型和替代表面原子形成的C_(5v)构型具有局域磁性,C_s、C_(2v)构型和替代中心原子形成的C_(5v)构型磁矩为0。

Al_(12)Pb团簇几何构形对其稳定性的影响

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)研究20面体Al12Pb团簇的几何构形和稳定性,计算了束缚能(BE)、电子亲合能、原子间平衡间距、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)间的能隙和最高占据轨道(HOMO)电子构型.此外,还计算了团簇的原子相互作用能.结果表明:具有C5v对称性团簇Al12Pb的束缚能比具有Ih对称性团簇Al12Pb的束缚能更低,稳定性更好;计算数据与实验结果相符合.

密度泛函研究Pb_(12)团簇的结构和电子性质

用密度泛函理论研究了Pb12团簇几种异构体的原子结构和电子性质,发现基态是形变二十面体笼结构,而完好的高对称性(Ih)二十面体结构是能量非常接近基态的亚稳态.高对称性团簇形成稀疏离散的电子态密度和大的电子能隙.

金基二元合金团簇Au_(12)M(M=Cu,Pt,Ni)催化水煤气变换反应的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)对Au12M(M=Cu,Pt,Ni)3种合金团簇的结构稳定性、热力学稳定性和反应活性进行研究,并对金基二元合金团簇催化水煤气变换反应(WGSR)的反应机理进行探讨.研究发现,Au12Ni合金团簇的稳定性及电子活性最优.考察了WGSR在金基二元合金团簇上的氧化还原机理和羧基机理,表明Au12Cu合金团簇上WGSR按照氧化还原机理A进行,水解离后产生的OH*会继续解离为O*和H*(*代表吸附物质);Au12Pt及Au12Ni合金团簇上按照氧化还原机理B进行,2个OH*发生歧化反应.比较3种团簇上的最佳反应路径发现,Au12Cu团簇对WGSR表现出较好的催化活性.

氧原子在X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)团簇吸附性质的研究

利用密度泛函理论了对X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)团簇吸附氧原子特性进行了研究,分别分析了氧原子在三个吸附位置(顶位置、桥位置和空位置)的氧原子吸附能,HOMO-LOMO能隙和电荷转移等性质.结果表明氧原子更倾向于吸附在空位位置.C@Al_(12)和Si@Al_(12),P^+@Al_(12)在对氧的吸附性质上比较接近.氧在X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)的吸附性质与Al_(13)^-有显著不同.在Al_(13)^-O中O是倾向于以桥位形式吸附在Al_(13)^-上的.X@Al_(12)(X=C,Si,P^+)和Al_(13)^-的电子结构有着明显的差异,这导致了O在这些团簇表面不同的吸附形式,表明掺杂可以有效的改变团簇的性质.