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差分电荷密度在电子结构分析中的教学实践 被引量:1
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作者 章佳菲 白鸽 +3 位作者 徐余幸 吴文清 刘亚 滕波涛 《大学化学》 CAS 2022年第6期152-158,共7页
差分电荷密度可以研究分子、团簇、固体材料以及分子与固体材料间相互作用导致的电荷重新分布,广泛应用于电子结构分析。作者在长期的理论研究与“密度泛函理论在化学中的应用”课程教学过程中发现,差分电荷密度计算根据研究对象和研究... 差分电荷密度可以研究分子、团簇、固体材料以及分子与固体材料间相互作用导致的电荷重新分布,广泛应用于电子结构分析。作者在长期的理论研究与“密度泛函理论在化学中的应用”课程教学过程中发现,差分电荷密度计算根据研究对象和研究目标的不同,计算方法与结果也大不相同。根据研究的目标,差分电荷密度可以分为原子基、碎片基、特定对象的差分电荷密度及自旋电荷密度。如果不能正确理解其概念,选择合适的计算方法,则无法获取正确的电子结构信息。本文系统整理了常见与特殊差分电荷密度计算的类型、计算方法与适用研究体系,通过课堂教师讲解与演示、学生练习,结合探究性课后作业,使学生深入理解、掌握这一重要电子分析方法,为教学与科研提供重要支持。 展开更多
关键词 差分电荷密度 电子结构 密度泛函理论 自旋电荷密度
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HF在α-AlF_3(0001)表面吸附的密度泛函理论研究 被引量:2
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作者 刘瑞 滕波涛 +2 位作者 全洁丽 郎佳健 罗孟飞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第2期271-278,共8页
利用密度泛函理论系统研究了不同覆盖度下HF在3F、2F、1F与AI终端的α-AIF_3(0001)表面的吸附行为,分析了HF与不同终端表面相互作用的电子机制.计算结果表明:HF在3F终端的α-AIF_3(0001)表面物理吸附;在2F及1F终端表面化学吸附,形成AI—... 利用密度泛函理论系统研究了不同覆盖度下HF在3F、2F、1F与AI终端的α-AIF_3(0001)表面的吸附行为,分析了HF与不同终端表面相互作用的电子机制.计算结果表明:HF在3F终端的α-AIF_3(0001)表面物理吸附;在2F及1F终端表面化学吸附,形成AI—F键和FHF结构,使HF分子活化,可以参加下一步的氟化反应;在AI终端表面解离吸附形成AI—F与AI—H键.3F、2F、1F及AI终端表面配位不饱和数目分别为0、1、2与3配位.不同覆盖度研究表明,在2F终端表面上,吸附一个HF分子使表面AI配位达到饱和,后续吸附的HF为物理吸附;而在1F与AI终端表面仍可化学吸附.因此,推测α-AIF_3暴露不同终端表面中Al原予配位不饱和数越高,其对HF吸附与活化能力越强,可能的氟化催化反应活性越高.差分电荷密度与电子态密度分析表明,HF与3F终端α-AIF_3(0001)表面发生弱相互作用,而与2F、1F与AI终端表面形成较强的电子相互作用. 展开更多
关键词 氟化氢 α-AlF_3(0001) 密度泛函理论 差分电荷密度 电子态密度
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理论研究CO_(2)分子在金红石相TiO_(2)(110)面的吸附特性
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作者 曹毅 杨培龙 +2 位作者 段嘉通 张浩 涂喆研 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2024年第2期71-78,共8页
采用PBE泛函和平面波超软赝势研究了CO_(2)分子在含氧空位金红石相TiO_(2)(110)表面的吸附特性,分析了4种吸附模型的吸附能、电子态密度、Mulliken电荷分布和差分电荷密度。结果表明:CO_(2)分子垂直于表面的吸附能最大,CO_(2)分子斜向... 采用PBE泛函和平面波超软赝势研究了CO_(2)分子在含氧空位金红石相TiO_(2)(110)表面的吸附特性,分析了4种吸附模型的吸附能、电子态密度、Mulliken电荷分布和差分电荷密度。结果表明:CO_(2)分子垂直于表面的吸附能最大,CO_(2)分子斜向吸附于表面的吸附能略小于垂直吸附,CO_(2)分子平行吸附于表面的吸附能较小,说明垂直于表面吸附的稳定性最好;CO_(2)分子的C原子吸附时与表面Ti原子没有明显的电子云交叠,而O原子吸附时与表面Ti原子存在明显的电子云交叠,说明金红石表面的Ti_(5c)原子更倾向与CO_(2)分子中的O原子结合;4种吸附CO_(2)的C_(2p)或O_(2p)电子均在费米能级附近形成态密度峰值,其中垂直吸附时形成的态密度峰值最为显著,进一步证实了垂直吸附的稳定性最好。研究结果为金红石相TiO_(2)的CO_(2)吸附和捕集提供了一些可靠的理论依据。 展开更多
关键词 金红石相TiO_(2) CO_(2)表面吸附 密度泛函理论 电子态密度 差分电荷密度
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La/Ni(111)表面CO甲烷化:助剂La对活性和选择性的影响
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作者 智翠梅 章日光 王宝俊 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期670-680,共11页
针对Ni(111)表面上因副产物CH_3OH形成而导致CH_4选择性低的问题,采用量子化学密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算的方法,通过添加富电子的助剂La调节表面Ni原子的电子状态,增大Ni的d电子平均能以增加La/Ni(111)表面的反... 针对Ni(111)表面上因副产物CH_3OH形成而导致CH_4选择性低的问题,采用量子化学密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算的方法,通过添加富电子的助剂La调节表面Ni原子的电子状态,增大Ni的d电子平均能以增加La/Ni(111)表面的反应性,实现La与Ni的协同催化,从而提高CO甲烷化活性和CH_4生成选择性。同时,基于DFT结果,以Microkinetic modeling模拟实验条件下CH_4和CH_3OH的生成速率,结果表明,反应速率r随着温度升高而增大;在同一温度下,CH_4生成速率r(CH_4)远大于CH_3OH的生成速率r(CH_3OH),且S_(CH4)在反应温度550~750 K内高达100%,表明在La/Ni(111)表面上的CO甲烷化过程中没有副产物CH_3OH的生成。究其原因,在电子水平上通过对CH_4形成路径Path1、Path4、Path9和Path10所对应的关键中间体CO、HCO、CH_2O和COH进行Bader电荷和pDOS分析,发现C—O键明显弱化,C—O断键能垒显著降低,因而无CH_3OH生成的微观机理是La→Ni电子离域和La与O强相互作用而产生的"给电子诱导"效应。进一步通过La与邻近Ni原子的三维差分电荷密度分析得知,La原子的电荷损耗是沿着"La→Ni"方向,这就给出了助剂La与Ni协同催化CO甲烷化并高活性高选择性地生成CH_4的微观解释。 展开更多
关键词 密度泛函理论 microkinetic modeling 差分电荷密度 协同催化
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石墨烯吸附钛原子的第一性原理计算 被引量:2
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作者 何小晶 原梅妮 +1 位作者 史明东 陈贺贺 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第2期353-358,共6页
基于密度泛函理论研究了单个钛原子分别位于本征石墨烯(GR)、点缺陷石墨烯(包括空位石墨烯(DGR)和氮掺杂石墨烯(N-GR))薄片表面的吸附机理.通过计算钛原子在本征石墨烯表面不同位置时的吸附结构和吸附能,发现最稳定吸附位置是碳六元环... 基于密度泛函理论研究了单个钛原子分别位于本征石墨烯(GR)、点缺陷石墨烯(包括空位石墨烯(DGR)和氮掺杂石墨烯(N-GR))薄片表面的吸附机理.通过计算钛原子在本征石墨烯表面不同位置时的吸附结构和吸附能,发现最稳定吸附位置是碳六元环的中心;计算了各个吸附体系的吸附能、态密度和差分电荷密度,研究表明三个吸附体系碳钛间均产生了电子轨道杂化,掺氮后的石墨烯对钛原子的吸附性能略微增强,而空位石墨烯对钛的吸附能是本征石墨烯的4倍,费米能级附近电子态局域化程度最大,吸附效果最好. 展开更多
关键词 石墨烯 吸附 密度 差分电荷密度 密度泛函
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镀锌钢板添加Cu粉U-MIG焊接工艺及成型机制
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作者 俞小康 马国红 +2 位作者 吴春祥 洪蕾 文华 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2020年第1期70-75,共6页
为了改善镀锌钢板的焊接性和提高焊接接头的性能,研究了镀锌钢板表面涂覆Cu粉的U-MIG焊接工艺和焊缝成型机制。通过焊缝宏观形貌和横截面分析了Cu粉的添加对焊缝形貌的影响,采用光学显微镜分析了热影响区和焊缝中心区的微观组织。利用... 为了改善镀锌钢板的焊接性和提高焊接接头的性能,研究了镀锌钢板表面涂覆Cu粉的U-MIG焊接工艺和焊缝成型机制。通过焊缝宏观形貌和横截面分析了Cu粉的添加对焊缝形貌的影响,采用光学显微镜分析了热影响区和焊缝中心区的微观组织。利用第一性原理计算的方法进一步分析了Cu与Fe的成键机制。研究结果表明Cu粉的添加增加了焊缝熔深和减小了焊缝余高;同时,金相图表明铜粉有利于细化焊缝区的晶粒组织;差分电荷密度图则表明Cu的添加有利于提高结构的稳定性。 展开更多
关键词 U-MIG焊接 镀锌钢板 Cu粉 焊缝成型 差分电荷密度
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Gd-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质研究
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作者 谭永前 曾凡菊 《激光杂志》 北大核心 2018年第7期25-29,共5页
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Gd与N单掺杂及Gd与N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、差分电荷密度、能带结构、态密度及光学性质。结果显示:Gd与N共掺杂TiO2的Gd—N键键长比Gd单掺杂TiO2的Gd—O键键长短,共价性更强,因此,Gd与... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Gd与N单掺杂及Gd与N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、差分电荷密度、能带结构、态密度及光学性质。结果显示:Gd与N共掺杂TiO2的Gd—N键键长比Gd单掺杂TiO2的Gd—O键键长短,共价性更强,因此,Gd与N共掺杂TiO2比Gd单掺杂TiO2时结构更稳定;Gd单掺杂TiO2时,Gd 4f电子态贡献了有利于电子分步跃迁的杂质能级,吸收光谱发生红移,N单掺杂TiO2时,N2p电子态与Ti 3d电子态的强相互作用,使得带隙减小,吸收光谱发生红移,Gd-N共掺杂TiO2时,由于Gd 4f电子态与N 2p电子态的协同作用,在TiO2能带中产生了有利于电子跃迁的杂质能级且禁带宽度最小,吸收光谱红移最明显。证明,Gd-N共掺杂TiO2比Gd、N单掺杂TiO2时光谱响应范围更宽,光催化性能最优异。 展开更多
关键词 Gd掺杂TiO2 Gd-N共掺杂TiO2 差分电荷密度 能带结构 密度 光学性质
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