非金属原子边缘修饰InSe纳米带的磁电子学特性及应变调控 被引量：2

1

作者 李野华 范志强 张振华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期287-296,共10页

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Se边用H饱和、In边用各种非金属元素X(X=H,B,N,P,F和Cl)端接的锯齿型In Se纳米带(H-ZN(7)-X)的几何结构、磁电子特性及应变效应.计算的形成能和Forcite退火模拟表明H-ZN(7)-X具有稳定... 利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Se边用H饱和、In边用各种非金属元素X(X=H,B,N,P,F和Cl)端接的锯齿型In Se纳米带(H-ZN(7)-X)的几何结构、磁电子特性及应变效应.计算的形成能和Forcite退火模拟表明H-ZN(7)-X具有稳定的几何结构.F和Cl端接时,纳米带具有和H端接时类似的磁金属性质.N端接时,纳米带磁性最强.但B和P端接使得纳米带边缘的磁性完全消失.特别是,我们发现外加的机械应变可以增强H-ZN(7)-N磁稳定性,并且有效地调节费米能级处的自旋极化率(SP),能在0-92%之间变化,这意味着可设计机械开关来控制低偏压下的自旋输运.应变调制机制与应变诱导的键长变化导致不成对的电子的重新分布或消失有关.N-ZN(7)-N的磁性主要来源于In,Se及N原子的p轨道,这对于研发非过渡金属磁性材料有重要意义. 展开更多

关键词 INSE 纳米带 非金属原子 磁电子学特性 应变效应

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碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究 被引量：1

2

作者 邵希吉 董长昆 +2 位作者 李得天 成永军 李正海 《真空与低温》 2014年第4期193-200,共8页

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是... 通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向p型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 碳纳米管 非金属原子 掺杂 场发射

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CH_4,CO_2和H_2O在非金属原子修饰石墨烯表面的吸附 被引量：14

3

作者 刘晓强 田之悦 +1 位作者 储伟 薛英 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第2期251-256,共6页

煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料,如煤、石油和天然气的非常规气体.作为可得的清洁能源,它的利用被认为是节能和经济的选择.在本工作中,非金属原子X(X=H,O,N,S,P,Si,F,Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模... 煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料,如煤、石油和天然气的非常规气体.作为可得的清洁能源,它的利用被认为是节能和经济的选择.在本工作中,非金属原子X(X=H,O,N,S,P,Si,F,Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模型.通过密度泛函理论系统地研究了煤层气组分Y(Y=CH4,CO2,H2O)在非金属原子修饰石墨烯上的吸附作用.结果表明Y在非金属原子修饰石墨烯上的吸附均为物理吸附.态密度和差分电荷密度共同表明了这种弱的相互作用.其中,H和Cl对CH4的作用较大;N、O、F、Cl对CO2的作用较强;N,Cl对H2O的影响不容忽视.总的来说,吸附能大小依次为:H2O>CO2>CH4.因此,在CH4富集的煤层里注入H2O或CO2可以与CH4形成竞争吸附,进而提高煤层气采收率.本工作提供了在分子水平下煤层气与非金属原子修饰石墨烯之间的相互作用的详情,并为煤层瓦斯的开采与分离提供了有用的信息. 展开更多

关键词 密度泛函理论 煤层气 非金属原子修饰的石墨烯 吸附

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非金属原子掺杂的GaN纳米管:电子结构、输运特性及电场调控效应 被引量：4

4

作者 汤家鑫 范志强 +1 位作者 邓小清 张振华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期293-304,共12页

GaN被称为第三代半导体,有着重要的应用前景.本文对其衍生的一维锯齿型纳米管进行了系统研究,重点研究了ⅢA-ⅦA主族的所有非金属原子低浓度掺杂纳米管后的化学结合特性、电子结构、输运特性及栅极电压调控效应等,并且有一些重要的发现,... GaN被称为第三代半导体,有着重要的应用前景.本文对其衍生的一维锯齿型纳米管进行了系统研究,重点研究了ⅢA-ⅦA主族的所有非金属原子低浓度掺杂纳米管后的化学结合特性、电子结构、输运特性及栅极电压调控效应等,并且有一些重要的发现,如:掺杂纳米管具有良好的能量与热稳定性,它们的结合能、形成能及杂质原子周围化学键的平均键长与掺杂原子的原子序数(原子半径)有密切联系;杂质原子与纳米管之间的电荷转移与它们之间的相对电负性有直接关系.更重要的是,研究发现虽然本征纳米管是半导体,但非金属原子掺杂后,纳米管的电子相具有明显的奇-偶效应,即掺杂第ⅢA,ⅤA,ⅦA族原子后,纳米管仍为半导体,而掺杂第ⅣA,ⅥA族原子后,纳米管变为金属,这些现象与孤对电子态有密切关系.对半导体材料的载流子迁移率研究发现:掺杂异质原子,能调控纳米管的空穴及电子迁移率产生1个数量级的差异,特别是较高的栅极电压能明显提高空穴及电子迁移率,如当栅极电压为18 V时,空穴迁移率相对未加电压时的情况增大了近20倍. 展开更多

关键词 GaN纳米管 非金属原子掺杂 奇-偶效应 载流子迁移率 栅极电压效应

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非金属原子掺杂扶手椅型砷烯纳米管的磁电子性质及调控

5

作者 韩佳凝 黄俊铭 +2 位作者 曹胜果 李占海 张振华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期214-225,共12页

诱发非磁材料磁性并灵活调控其磁电子性质对于研发高性能磁器件非常重要.基于密度泛函理论(DFT),系统研究了非金属原子X(X=B,N,P,Si,Se,Te)取代性掺杂扶手椅型砷烯纳米管AsANT的结构稳定性、磁电子性质、载流子迁移率以及应变对杂质管... 诱发非磁材料磁性并灵活调控其磁电子性质对于研发高性能磁器件非常重要.基于密度泛函理论(DFT),系统研究了非金属原子X(X=B,N,P,Si,Se,Te)取代性掺杂扶手椅型砷烯纳米管AsANT的结构稳定性、磁电子性质、载流子迁移率以及应变对杂质管磁电子性质的调控效应.计算的结合能和形成能证明了杂质管AsANT-X的结构稳定性,可能在实验中实现.杂质管电子结构的计算表明AsANT-X(X=B,N,P)为无磁半导体,而AsANT-X(X=Si,Se,Te)表现为双极化磁性半导体,磁性源于杂质原子与As之间未配对电子的出现.此外,掺杂可以灵活调控AsANT的载流子迁移率到一个较宽的范围,并且呈现明显的载流子极性和自旋极性.特别是,应变可以导致AsANT-Si在双极化磁性半导体、半-半导体、磁金属和无磁金属之间的多磁相变过渡,这种在无磁态和高磁化态之间的转换可用于设计由应变控制的自旋极化输运的机械开关.本文研究为砷烯的应用提供了新途径. 展开更多

关键词 扶手椅型砷烯纳米管 非金属原子掺杂 磁电子性质 载流子迁移率 应变效应

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金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展

6

作者 陈善登 白清顺 +3 位作者 窦昱昊 郭万民 郭永博 杜云龙 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第16期45-51,共7页

近年来,将石墨烯转移至金刚石表面形成的石墨烯/金刚石异质结构在精密制造、电子制造等领域展现出显著优势,但石墨烯本征特性会因转移至介电基材后缺陷和界面处的声子散射而明显减弱。因此,以金刚石作为衬底直接生长石墨烯成为获得高质... 近年来,将石墨烯转移至金刚石表面形成的石墨烯/金刚石异质结构在精密制造、电子制造等领域展现出显著优势,但石墨烯本征特性会因转移至介电基材后缺陷和界面处的声子散射而明显减弱。因此,以金刚石作为衬底直接生长石墨烯成为获得高质量石墨烯/金刚石异质结构的一种全新尝试。虽然以金刚石作为衬底相比于其他介电材料拥有众多优势,但是现阶段在金刚石表面生长的石墨烯通常存在晶格缺陷多、畴区尺寸小等缺点,也缺乏纳观尺度下金刚石结构表面石墨烯生长的机理解析和理论指导。本文评述了在金属催化、非金属诱导和高温热解三种催化方式下金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展,对不同催化方式下金刚石表面生长石墨烯的原子机理进行了总结,并对不同催化条件下生长石墨烯的典型结果进行对比分析,最后归纳了金刚石结构表面生长石墨烯研究所面临的关键问题与挑战,展望了基于金刚石表面石墨烯生长研究的发展方向,可为高质量石墨烯/金刚石异质结构的研究与应用提供有益借鉴。 展开更多

关键词 石墨烯 金刚石 金属催化 非金属原子掺杂

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内嵌富勒烯的研究进展 被引量：3

7

作者 蒋礼 王太山 +1 位作者 舒春英 王春儒 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期629-644,共16页

内嵌富勒烯由于其结构新颖以及独特而优异的性质在国际上引起持续而广泛的关注,成为近年来的研究热点之一.目前已经研究发现的内嵌富勒烯多达近百种,从惰性气体到碱土金属再到稀土元素都已被成功地嵌入到不同尺寸的碳笼中.其中金属离子... 内嵌富勒烯由于其结构新颖以及独特而优异的性质在国际上引起持续而广泛的关注,成为近年来的研究热点之一.目前已经研究发现的内嵌富勒烯多达近百种,从惰性气体到碱土金属再到稀土元素都已被成功地嵌入到不同尺寸的碳笼中.其中金属离子或含金属的离子簇内嵌入富勒烯碳笼形成的内嵌金属富勒烯,以其种类丰富、结构多样成为内嵌富勒烯的主要研究对象.本文就近年来研究报道的种类繁多的内嵌富勒烯按其内嵌物类型进行归纳阐述,为今后开发更多新型的内嵌富勒烯提供一定的参考. 展开更多

关键词 内嵌富勒烯 金属化合物团簇 非金属原子内嵌 笼外化学修饰

原文传递

二维硼碳基纳米结构上的吸附及其性质 被引量：2

8

作者 林现庆 陈曦 倪军 《计算物理》 CSCD 北大核心 2014年第3期253-270,共18页

综述金属原子与非金属原子和分子在石墨烯、BC3平面等二维硼碳基纳米结构上的吸附所表现出的各种物理性质及可能的应用.纯净的石墨烯为零带隙的半金属、无磁且自旋轨道耦合效应非常弱,BC3平面为间接带隙半导体,但金属原子与非金属原子... 综述金属原子与非金属原子和分子在石墨烯、BC3平面等二维硼碳基纳米结构上的吸附所表现出的各种物理性质及可能的应用.纯净的石墨烯为零带隙的半金属、无磁且自旋轨道耦合效应非常弱,BC3平面为间接带隙半导体,但金属原子与非金属原子和分子的吸附可能使石墨烯体系在Dirac点处打开带隙、具有强自旋轨道耦合效应,可能使石墨烯体系与二维BC3体系具有磁有序、超导电性及应用在氢存储上.另外石墨烯表现出非常好的分子探测性能. 展开更多

关键词 硼碳基纳米结构 金属原子吸附 非金属原子和分子吸附 吸附稳定性 吸附体系电子结构

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石墨炔的化学修饰及功能化 被引量：11

9

作者 李勇军 李玉良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第9期992-1013,共22页

石墨炔特殊的电子结构和孔洞结构使其在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景。近几年石墨炔的基础和应用研究已取得了重要成果,并迅速成为了碳材料研究中的新领域。石墨炔中炔键单元的高活性为其化学修... 石墨炔特殊的电子结构和孔洞结构使其在信息技术、电子、能源、催化以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景。近几年石墨炔的基础和应用研究已取得了重要成果,并迅速成为了碳材料研究中的新领域。石墨炔中炔键单元的高活性为其化学修饰与掺杂提供了良好的平台。在这篇综述中,我们将重点介绍石墨炔的非金属杂原子掺杂、金属原子修饰以及表面改性,并深入探讨掺杂与衍生化对石墨炔材料的电子性质的影响及其对光电化学催化性能的协同增强。 展开更多

关键词 石墨炔 掺杂 非金属杂原子 金属原子 化学修饰

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非金属杂原子掺杂对锂离子电池硬碳负极改性研究进展 被引量：1

10

作者 高小彤 张王震 +3 位作者 曹永安 肖煜芃 张博 王文举 《能源研究与利用》 2023年第3期25-31,共7页

动力型锂离子电池是当今主流的能源存储与转化器件,具备着能量密度高、循环寿命长、环境友好等特性。硬碳负极具有更大的层间距和更为丰富的孔隙结构,弥补了石墨负极电解液兼容性和低温倍率性能等方面的不足,但存在振实密度和首次库伦... 动力型锂离子电池是当今主流的能源存储与转化器件,具备着能量密度高、循环寿命长、环境友好等特性。硬碳负极具有更大的层间距和更为丰富的孔隙结构,弥补了石墨负极电解液兼容性和低温倍率性能等方面的不足,但存在振实密度和首次库伦效率较低等缺点,整体性能较差。杂原子掺杂改性通过提高电子电导率、增强表面润湿性、赝电容贡献以及多元素共掺杂的协同作用方式有效改善了硬碳负极材料的电化学性能。本文在概述杂原子掺杂制备方法的基础上,综述了近年来针对锂离子电池硬碳负极材料杂原子掺杂改性的研究进展,包括非金属杂原子单掺杂、多原子共掺杂机理和应用,并对未来发展做出了展望。 展开更多

关键词 锂离子电池 硬碳负极 非金属杂原子 单掺杂 共掺杂

原文传递

木基衍生炭活化过硫酸盐降解污水污染物的研究进展

11

作者 骆家林 陆海勤 +3 位作者 黄美玲 石江涛 甘露 彭徐剑 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期23-30,共8页

基于硫酸根自由基的高级氧化技术在处理水中有机污染物领域受到广泛关注,利用炭材料活化过硫酸盐可解决传统过渡金属/过硫酸盐体系降解污染物过程中的金属离子溢出问题。木基衍生炭是一种天然绿色、成本低廉、制备工艺简单、可持续的非... 基于硫酸根自由基的高级氧化技术在处理水中有机污染物领域受到广泛关注,利用炭材料活化过硫酸盐可解决传统过渡金属/过硫酸盐体系降解污染物过程中的金属离子溢出问题。木基衍生炭是一种天然绿色、成本低廉、制备工艺简单、可持续的非金属炭材料催化剂,并且具有应用于环境修复领域的潜能。木基前驱体经热解后可生成具备发达孔结构和丰富官能团的炭材料,有利于过硫酸盐活化。木基衍生炭具有的丰富孔径结构也为水体中有机污染物的吸附提供了可能。概述了近年来木基衍生炭/过硫酸盐体系在污水处理领域的研究进展,重点介绍了自由基高级氧化技术原理、木基衍生炭材料的制备技术与性能特点以及基于炭材料的自由基高级氧化作用机制和技术特点,同时详细总结了非金属杂原子改性对木基衍生炭材料性质及其活化过硫酸盐能力的影响,归纳分析了木基衍生炭催化剂在水环境处理中的作用机制与应用前景。研究结果也为森林可燃物处理、木材加工剩余物及废弃改性木材的高值化利用提供了新的思路。 展开更多

关键词 高级氧化技术 过硫酸盐 炭材料 木基衍生炭 非金属杂原子掺杂

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