固废基硅酸盐水泥熟料矿物相的钠取代倾向

1

作者 高益凡 韩瑞凯 +1 位作者 李召峰 张健 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第6期508-517,共10页

采用电石渣、赤泥和硅灰等工业固废制备了固废基硅酸盐水泥熟料(SWCC),研究了Na^(+)在主要熟料相中的掺杂机理。结果表明:SWCC的主要矿物相由68.3%的硅酸二钙(β-C_(2)S)、21.0%的铁铝酸四钙(C_(4)AF)、6.6%的铝酸三钙(C_(3)A)及少量硅... 采用电石渣、赤泥和硅灰等工业固废制备了固废基硅酸盐水泥熟料(SWCC),研究了Na^(+)在主要熟料相中的掺杂机理。结果表明:SWCC的主要矿物相由68.3%的硅酸二钙(β-C_(2)S)、21.0%的铁铝酸四钙(C_(4)AF)、6.6%的铝酸三钙(C_(3)A)及少量硅酸三钙(C_(3)S)组成,该水泥熟料添加8%脱硫石膏后,28 d抗压强度为16.7 MPa;Na^(+)容易被熟料中的含铁矿物相固溶,且倾向于取代Ca^(2+),但难固溶于C_(2)S,尤其难以取代C_(2)S的Si^(4+);除了Si原子,Na原子与宿主原子(Al、Fe、Ca)形成相同的配位数,仅引起局部结构畸变,这种畸变体现在局部键合结构中,而不是整体晶体变形中。 展开更多

关键词 水泥熟料 晶体结构 离子取代 密度泛函理论 差分电荷密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

HF在α-AlF_3(0001)表面吸附的密度泛函理论研究 被引量：2

2

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

调整Keggin型多金属氧酸盐电子结构构建S型异质结用于光催化析氢

3

作者 苗鑫宇 杨浩 +2 位作者 何杰 王晶 靳治良 《物理化学学报》 北大核心 2025年第6期23-35,共13页

缓慢的电子迁移速率和显著的电子-空穴复合是实现高光催化效率的重大障碍。利用多种催化剂构建异质结可以有效增强电荷分离。通过水热合成制备了一系列Keggin型空心十二面体多金属氧酸盐,并通过添加金属元素对其分子轨道进行修饰。金属... 缓慢的电子迁移速率和显著的电子-空穴复合是实现高光催化效率的重大障碍。利用多种催化剂构建异质结可以有效增强电荷分离。通过水热合成制备了一系列Keggin型空心十二面体多金属氧酸盐,并通过添加金属元素对其分子轨道进行修饰。金属元素的引入调节了多金属氧酸盐的电子结构,有效增强了多金属氧酸盐的电子聚集能力。单一组分催化剂常常面临严重的空穴-电子复合问题。为了解决这一问题,提出了构建异质结的方案以提高电子传输效率。通过将ZnCdS纳米颗粒固定在多金属氧酸盐表面形成异质结结构,显著增强了界面电荷传输能力。密度泛函理论(DFT)计算和实验结果表明,金属组分的调控使多金属氧酸盐具有更有利的能级轨道。ZnCdS和KMoP S型异质结的催化机制也得到了验证。S型异质结的形成进一步提高了电子传输效率,与其他传统异质结相比,实现了光生电子和空穴的高效利用。此外,S型异质结使催化剂的d带中心更接近费米能级,从而提高了导电能力。本文为多金属氧酸盐的能级调控和S型异质结的设计提供了一种新方法。 展开更多

关键词 ZnCdS KEGGIN型多金属氧酸盐 空心结构 电荷密度差分 d带中心调节 S型异质结

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于第一性原理的Fe(111)/Al_(2)O_(3)(0001)界面稳定性研究

4

作者 王浦璠 邓道繁 +2 位作者 陈果 张慧宁 廖春发 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第2期158-166,共9页

稀贵金属催化剂催化甲烷分解效果显著但成本较高,为此,探寻低成本催化剂是实现其工业化推广的重要课题。铁基催化剂具有耐高温、价格低、性能好等优点,目前针对铁基催化剂的表面机理研究较少,催化剂界面组成及结构稳定性仍没有统一的观... 稀贵金属催化剂催化甲烷分解效果显著但成本较高,为此,探寻低成本催化剂是实现其工业化推广的重要课题。铁基催化剂具有耐高温、价格低、性能好等优点,目前针对铁基催化剂的表面机理研究较少,催化剂界面组成及结构稳定性仍没有统一的观点。本研究基于密度泛函理论(DFT),利用第一性原理计算表面能、态密度、差分电荷密度,研究Fe(111)/Al_(2)O_(3)(0001)界面稳定性,并探讨不同端面的催化剂形成机制。结果表明:O端界面的吸附能和电荷浓度大于Al1和Al2端界面,O原子周围电荷聚集明显;Al_(1)和Al_(2)端界面的Fe和Al之间形成微弱金属键,而O端界面的Fe和Al之间形成共价键、金属键和离子键,O端共价键强度高于Al_(1)和Al_(2)端界面。因此,O端Fe/Al_(2)O_(3)催化剂相比于其他端面结合更加紧密,同时表现出更理想的催化效果,上述研究结果为制备Fe/Al_(2)O_(3)催化剂及研究其界面的形成机制提供理论基础。 展开更多

关键词 密度泛函理论 表面能 金属催化剂 态密度 差分电荷密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同成分Al-Mg_2Si复合材料相成分变化规律 被引量：1

5

作者 李英民 刘桐宇 任玉艳 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2531-2538,共8页

为了研究Mg_2Si含量不同的Al-Mg_2Si复合材料中相成分的变化规律,利用原位内生工艺制备Al-15%Mg_2Si、Al-20%Mg_2Si、Al-25%Mg_2Si和Al-30%Mg_2Si这4种不同成分的复合材料,并通过实验和理论模拟相结合的手段来分析。SEM、EDS、DSC以及XR... 为了研究Mg_2Si含量不同的Al-Mg_2Si复合材料中相成分的变化规律,利用原位内生工艺制备Al-15%Mg_2Si、Al-20%Mg_2Si、Al-25%Mg_2Si和Al-30%Mg_2Si这4种不同成分的复合材料,并通过实验和理论模拟相结合的手段来分析。SEM、EDS、DSC以及XRD定性和定量分析的实验结果表明,4种成分Al-Mg_2Si复合材料中主要含α(Al)相和Mg_2Si相,但Mg_2Si实测的质量分数均比理论值小。利用基于密度泛函理论的第一性原理的模拟方法,计算Al-Mg_2Si复合材料中可能相(Mg_2Si和Mg17Al12)的结构稳定性和电子结构。结果表明:Mg_2Si相的键合能力、合金化能力和晶体结构稳定性均优于Mg17Al12相的。所以,Mg_2Si相是Al-Mg_2Si复合材料中优先形成的结构稳定的化合物,而Mg_2Si相含量减少可能是由于Mg元素烧损引起的,适当增加Mg加入量能有效减小实验误差。 展开更多

关键词 第一性原理 差示扫描量热 定量分析 电子结构 差分电荷密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于第一性原理的WC-Co(0001)/cBN(111)界面结合性能研究 被引量：1

6

作者 杨俊茹 汤美红 +1 位作者 李淑磊 徐学政 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第3期485-493,共9页

基于第一性原理方法,建立WC-Co/cBN4B、WC-Co/cBN4N、WC-Co/cBN1B-near OA、WC-Co/cBN1N-near OA、WC-Co/cBN1N-near OB和WC-Co/cBN1B-near OB六种界面模型,计算其界面粘附功、断裂韧性。结果表明:WC-Co/cBN4B界面具有最大粘附功值9.705... 基于第一性原理方法,建立WC-Co/cBN4B、WC-Co/cBN4N、WC-Co/cBN1B-near OA、WC-Co/cBN1N-near OA、WC-Co/cBN1N-near OB和WC-Co/cBN1B-near OB六种界面模型,计算其界面粘附功、断裂韧性。结果表明:WC-Co/cBN4B界面具有最大粘附功值9.705 J·m^-2,界面最稳定,粘附功大于WC(0001)w界面的断裂韧性7.824 J·m^-2,裂纹倾向于出现在基体中;WC-Co/cBN4N界面有最小粘附功4.470 J·m^-2,界面最不稳定,粘附功小于WC(0001)w界面的断裂韧性,裂纹倾向于出现在界面处。在此基础上,为从电荷转移、成键方式和价电子分布的深层次角度解释界面稳定性,进行了差分电荷密度、态密度和Mulliken布居分析,结果表明:WC-Co/cBN4B模型中,界面处Co、B原子之间存在电荷转移,由Co-d、B-p轨道杂化成强Co-B共价键;WC-Co/cBN4N模型中,界面处Co、N原子之间亦存在电荷转移,由Co-d、N-p轨道杂化成弱Co-N共价键。两种模型的界面处,Co-B共价键的布居数更大且键长更小、键能更大,Co-B共价键的作用强于Co-N共价键作用,因此,WC-Co/cBN4B界面结合性能更好,界面更稳定。 展开更多

关键词 WC-Co/cBN界面 粘附功 差分电荷密度 态密度 Mulliken布居

在线阅读 下载PDF 职称材料

La/Ni(111)表面CO甲烷化:助剂La对活性和选择性的影响

7

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

SnO_2基电阻薄膜型微氢气传感器的气敏机理 被引量：4

8

作者 何磊 殷晨波 +1 位作者 张子立 杨柳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期13-16,共4页

借助Materials Studio中的CASTEP模块,建立了H_2与SnO_2薄膜(110)面的吸附模型。应用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,确定了H_2在SnO_2(110)面的最佳吸附位置;在此基础上,通过分析H_2在SnO_2(110)面吸附前后态密度(DOS)及表面差分... 借助Materials Studio中的CASTEP模块,建立了H_2与SnO_2薄膜(110)面的吸附模型。应用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,确定了H_2在SnO_2(110)面的最佳吸附位置;在此基础上,通过分析H_2在SnO_2(110)面吸附前后态密度(DOS)及表面差分电荷密度的变化,说明了电阻型薄膜型微氢气传感器的微观气敏机理,即当H_2吸附于SnO_2薄膜表面时,薄膜表面电阻减小,其主要原因是H原子的s轨道的部分电子转移到薄膜表面。最后通过灵敏度测试实验,从宏观上对理论分析结果进行了验证。 展开更多

关键词 吸附模型 第一性原理 SnO2(110)面 态密度(DOS) 差分电荷密度 气敏机理 灵敏度测试

在线阅读 下载PDF 职称材料

C2～6烯烃在H-ZSM-5分子筛周期性模型上吸附的理论研究 被引量：2

9

作者 王勇利 吴宝山 +2 位作者 霍春芳 陶智超 李永旺 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期994-1002,共9页

采用密度泛函理论中的PBE-D方法研究了C2-6直链烯烃以及丁烯异构体在H-ZSM-5分子筛周期性模型上的吸附行为。结果表明，对于C2-6直链烯烃，随着碳数的增加，烯烃的吸附能以-12kJ／tool的常数线性增大，体系中色散校正能％以-13kJ／mol... 采用密度泛函理论中的PBE-D方法研究了C2-6直链烯烃以及丁烯异构体在H-ZSM-5分子筛周期性模型上的吸附行为。结果表明，对于C2-6直链烯烃，随着碳数的增加，烯烃的吸附能以-12kJ／tool的常数线性增大，体系中色散校正能％以-13kJ／mol的常数线性增大，而不考虑范德华力的能量E＋随碳数增加变化不大，只在C5和C6时由于空间阻力凸显而减小。ED显著大于E＋，说明烯烃在分子筛孔道中吸附时范德华力起主要作用，且碳数增加其影响增大。丁烯异构体吸附能大小顺序为：反式-2-丁烯〉顺式-2-丁烯〉正丁烯〉异丁烯。正丁烯的3种异构体E。相近且都比正丁烯的大，3种异构体的吸附能差异由E＋不同引起。差分电荷密度分析表明，烯烃双键与酸性中心之间有电子聚集，且聚集程度与耵配位作用相一致，而且酸性中心H原子有质子化趋向，O原子及其周围电子增加。 展开更多

关键词 烯烃吸附 分子筛 周期性模型 PBE-D 差分电荷密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

石墨烯吸附钛原子的第一性原理计算 被引量：2

10

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 态密度 差分电荷密度 密度泛函

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型稀磁半导体Mn掺杂LiMgAs的光电性质 被引量：3

11

作者 张恒源 张崇洋 +4 位作者 翟春雨 杜颖妍 贾倩 陈婷 毋志民 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期9102-9109,共8页

基于密度泛函理论第一性质原理平面波超软赝势法,对理想新型稀磁半导体Li1±y(Mg1-xMnx)As (x=0,0.125;y=0,0.125)进行几何结构优化,计算并分析了体系的电子结构、磁性和光学性质。结果表明,掺杂体系的磁性和电性可以分别通过Mn的... 基于密度泛函理论第一性质原理平面波超软赝势法,对理想新型稀磁半导体Li1±y(Mg1-xMnx)As (x=0,0.125;y=0,0.125)进行几何结构优化,计算并分析了体系的电子结构、磁性和光学性质。结果表明,掺杂体系的磁性和电性可以分别通过Mn的掺入和Li计量数的调控来改变,掺Mn后形成Mn-As极性共价键,且引入与Mn有关的自旋极化杂质带,体系为半导体磁性材料。Li不足时,p-d杂化使体系变为半金属性,表现为100%的自旋注入,Mn-As键的重叠电荷布局最大,键长最短。而Li过量时,sp-d杂化则使体系变为金属性,居里温度最高,形成能最低,导电能力最强。对比光学性质发现,Li不足和过量时,介电函数和光吸收谱在低能区出现新峰,增强了体系对低频电磁波的吸收。掺杂体系的能量损失峰均向高能方向偏移,呈现明显的蓝移特征,且峰值急剧减小,表明其等离子共振频率显著降低,而Li过量的等离子振荡范围最宽。 展开更多

关键词 Mn掺杂LiMgAs 电子结构 光学性质 电荷重叠布局 差分电荷密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

第一性原理计算Fe掺杂LiMgP新型稀磁半导体的半金属铁磁性 被引量：2

12

作者 陈婷 庞军 +7 位作者 何红 杜颖妍 向朝凯 贾倩 刘焦 于越 杜成旭 毋志民 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期2117-2125,共9页

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势法,对不同离子浓度配比的Fe掺杂LiMgP新型稀磁半导体进行结构优化,计算并分析了体系的电子结构、半金属铁磁性、重叠电荷布局及体心离子附近各离子的电参数。结果表明Fe掺杂LiMgP能够... 采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势法,对不同离子浓度配比的Fe掺杂LiMgP新型稀磁半导体进行结构优化,计算并分析了体系的电子结构、半金属铁磁性、重叠电荷布局及体心离子附近各离子的电参数。结果表明Fe掺杂LiMgP能够得到性能优良的半金属铁磁体,具有大的半金属能隙及可控的电磁性质,有望成为一种极具应用潜力的自旋电子学器件材料。纯LiMgP体系中化学键为极化的共价键,Fe的掺入形成了比Mg-P更强的Fe-P共价键,表现出优异的半金属铁磁性且具有大的半金属能隙0.500 eV,Fe离子与Li、Mg、P3种离子之间的相互作用使得它们的轨道电子数减少。Li过量时,形成能最低,结构最稳定,带隙值较单掺Fe时明显减小,而体系的半金属性明显减弱,填隙的Li原子使得轨道之间的相互作用减弱,Fe-P键的重叠电荷布局和体系净磁矩的值最小。Li不足时体系变为金属铁磁性,体系中离子的轨道电子数最少,参与轨道杂化的电子数最多,Fe和P原子之间的电子云分布最密集且共用电子对偏移程度最小,Fe-P键重叠电荷布局达到最大值0.78,键长达到最小值,体系净磁矩最大。 展开更多

关键词 Fe掺杂LiMgP 半金属铁磁性 重叠电荷布局 差分电荷密度 轨道电子数

在线阅读 下载PDF 职称材料

Gd-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质研究

13

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 态密度 光学性质

在线阅读 下载PDF 职称材料