碱金属一章的计算方法教学

碱金属一章的计算方法教学

一、碱金属一章中有关计算方法的教学(论文文献综述)

崔子恒[1](2021)在《生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究》文中进行了进一步梳理随着环境和资源问题的日益严峻以及温室效应的不断加剧,以生物质资源为原料,通过高效转化制备过程得到可替代石油基同类产品的生物基化学品愈发受到研究人员和产业界的关注。尽管已取得了诸多令人瞩目的成果,但依然有大量的生物基产品的生产面临催化转化效率低下、转化步骤复杂的问题。解决这一问题的核心在于构建关键转化过程的高效催化剂和开发新的生物基转化制备路线,而其基础则是对催化机理的解析。另一方面,计算机及信息技术的发展带动了化学和生物科学的快速进步,在诸多领域都展现出了巨大的推动作用。因此,本课题主要借助计算手段,围绕(1)催化剂酸性差异原因及调控手段和(2)开发高效催化剂和生物基化学品转化制备新路径这两个关键问题,针对乳酸(LA)脱水制备丙烯酸(AA)和2,5-二甲基呋喃(DMF)与乙烯制备对二甲苯(PX)两个具有代表性的生物基化学品转化关键过程,结合实验对其催化机理、反应路径和能量变化进行了探究。首先探究了羟基磷灰石(HAP)作为催化剂的形貌与酸性的关系,并基于此提出了以调控HAP形貌来调控其酸性的方法,为寻找具有更合适酸性的高性能的催化剂提供了基础。使用模拟计算研究了LA在羟基磷灰石(100)和(001)晶面上可能的吸附构型和吸附能。结果显示,LA在HAP表面的吸附构型根据含氧官能团的差异,分为单齿吸附和双齿螯合吸附两类6种构型,不同构型在(100)晶面的平均吸附能(1.02 e V)明显小于在(001)晶面的吸附能(1.46 e V),即(100)晶面较(001)晶面具有更弱的酸性;同时利用水热法采用三聚磷酸钠为模板剂制备了不同形貌的HAP并对其进行了表征,结果显示两种晶面面积比(S100/S001)分别为17.35和4.5,其中粒径较长、暴露较多(100)晶面的HAP在NH3-TPD酸性表征中展现出更弱的酸性,与LA吸附能计算的结果分析相一致。针对DMF和乙烯制备PX的过程,探究了SBA-15负载的氧化钨(WOX/SiO2)在催化过程中的机理,并在典型Lewis酸(L酸)位点模型和具有类似结构的不同金属催化位点的团簇模型上进行了对比。发现WOX/SiO2体系对于DMF和乙烯发生Diels-Alder(D-A)环加成反应无明显催化作用(活化能垒仅降低0.02 e V),却能够显着降低环加成产物的脱水反应能垒,C-O键断裂及两步质子转移能垒分别降至0.25 e V、0.7 e V、0.15 e V,其限速步骤也由脱水步的C-O键断裂转变为D-A加成。该机制有别于文献报道的关于L酸下限速步骤为脱水步骤的结论,在L酸中是首次报道。在WOX/SiO2催化DMF和乙烯制备PX主反应机理解析的基础上,进一步探究了DMF水解副反应和水分子在催化位点分解反应的反应各步中间体、过渡态的能量变化情况,并在自行编码的动力学蒙特卡洛(KMC)模拟工具上对催化剂表面状态及主、副产物选择性进行了模拟。发现WOX/SiO2体系催化DMF和乙烯生成PX同步产生的水分子在催化位点较脱附(脱附能:23.28 kcal/mol)更易发生分解(分解活化能:19.80kcal/mol),并在分解后可将原催化位点由L酸转化成Bronsted酸(B酸),对水处理前后的催化剂,吡啶红外吸附光谱(py-FTIR)表征结果也显示了催化剂在水存在条件下L酸向B酸转变的情况;KMC模拟显示HDO的选择性由450 K(约177°C)的48%下降至600 K(约327°C)的35%,PX的选择性则由450 K(约177°C)的52%上升至600 K(约327°C)的65%,与实验结果的PX的选择性分别由200°C下的62%(0.5 h)和53%(6 h)上升至300°C下的68%(0.5h)和73%(6 h),HDO的选择性分别由200°C下的32%(0.5 h)和42%(6 h)下降至300°C下的25%(0.5h)和19%(6 h)相一致。通过对催化机理的理解和副反应能量评价,进一步对催化DMF和乙烯制备PX的高效催化剂Sn PO进行了主、副反应的计算研究,分析了不同位点上的主反应机理并进行了实验验证。主反应机理在L酸(Sn位点)与WOX/SiO2一致,主要降低脱水步骤的C-O键断裂能垒(降低约40kcal/mol),D-A反应成为限速反应;B酸位点(P-OH)同时可催化DMF发生水解生成HDO以及HDO后续的演化,其中DMF水解正、逆向反应最大活化能垒分别为22.08 kcal/mol和22.14 kcal/mol,具有可逆性并在能量上较主反应(D-A环加成能垒27.7 kcal/mol)具有优势;水解生成的HDO在P-OH的催化下可生成烯醇式中间体并进一步生成副产物MCP和聚合物;O18同位素标记亦显示DMF与HDO可以在给定反应条件下相互转化;在少量P-OH的催化条件下,以HDO为原料制备DMF的选择性可达91.2%,HDO转化率达到90%;以HDO和乙烯为原料在Sn PO催化下,PX选择性可达80%,HDO转化率接近100%,并基于上述结论,首次提出了以HDO为原料的生物基PX合成新路线,较以纤维素为原料经DMF和乙烯制备PX这一主流路线步骤更少,具有操作简单的优势。综上,本论文基于DFT计算解析了羟基磷灰石结构与酸性间的关系,并提出了通过改变羟基磷灰石形貌来调控其酸性的方法;解析了WOX/SiO2体系和Sn PO作为有别于传统沸石类L酸及B酸催化剂在催化DMF和乙烯制备PX中的机理,首次发现其作为L酸在催化过程中具有类似B酸的主要催化脱水步骤的特点;评估了DMF水解这一主要副反应在P-OH的B酸位点下的演化过程及能量变化,指出了DMF水解生成HDO副反应的可逆性并进行了验证,并基于此首次提出了以HDO为原料的PX合成新路径,指出了饱含P-OH位点催化剂在高效转换HDO与乙烯制备PX中的应用前景。

宫廷[2](2021)在《超冷基态85Rb133Cs分子量子态的制备和微波相干操控》文中研究表明随着激光冷却原子技术的发展,超冷分子由于其独特的特性引起了广泛的关注。与原子相比,分子拥有更加丰富的振动和转动自由度。极性分子具有永久电偶极矩以及长程各向异性相互作用使得其可通过外场进行分子内态操控。这些特性使得超冷极性分子成为实现精密测量、量子计算以及量子模拟的良好载体。稳定分子态的制备是实现这些应用的前提。最低振动基态超冷极性分子由于其势阱深度较深,不会弛豫到更低的能态,分子性质较为稳定,且基态分子寿命较长,因此经常被作为研究对象。制备超冷基态分子的方法主要有以下几种,直接激光冷却、费氏巴赫共振结合受激拉曼绝热转移以及光缔合。直接激光冷却分子需要形成闭循环跃迁其适应的分子种类较为受限。费氏巴赫共振结合受激拉曼绝热转移的方法可实现基态分子转动能级的超精细分辨,因其直接构建了制备分子的通道,所以分子产率较高,被研究人员广泛使用。相比于费氏巴赫共振结合受激拉曼绝热转移的方法,光缔合在实验上操作较为简单,且可以实现分子的连续制备,也是一种较受欢迎的制备分子的手段。其中短程光缔合制备的激发态分子可以直接自发辐射至基态,引起了研究人员的兴趣。相较于直接构建制备分子的通道,短程光缔合通过自发辐射机制制备得到的分子产率较低。研究人员尝试研究不同光缔合中间态的光缔合谱并计算该中间态与原子态和分子态的弗兰克康登因子来探索寻找制备基态分子产率较大的中间态。如果能找到一个可构建原子-分子相干转移通道的中间态,可以极大地提高基态分子的产率。在完成超冷基态分子的制备后,由于微波满足基态转动能级的跃迁频率,故经常被用来耦合最低振动基态分子的相邻转动态。微波操控基态分子内态在很多方面都有应用价值,比如:量子磁性、拓扑相位以及合成尺寸等。量子计算对分子能级的相干性有一定要求,为此有不少研究学者展开了超冷基态分子转动量子态的相干性探索。制备得到基态分子后,在微波场的作用下,可实现转动能级拉比振荡的测量,进而求得相干时间。类似的测量仅在由费氏巴赫共振结合受激拉曼绝热转移的方法制备得到的超冷40K87Rb、23Na40K、87Rb133Cs和23Na87Rb分子以及由直接激光冷却制备得到的Ca F分子中完成。极性分子较大的电偶极矩为实现量子计算奠定了基础,电偶极矩的存在使得极性分子可以通过外电场实现偶极-偶极相互作用的调控。早在上世纪八十年代研究学者便展开了极性分子电偶极矩的理论研究和实验测量。其中通过费氏巴赫共振结合受激拉曼绝热转移制备得到的40K87Rb、87Rb133Cs、23Na87Rb分子以及通过光缔合制备得到的7Li133Cs分子的电偶极矩测量已完成。超冷85Rb133Cs基态分子的电偶极矩测量还并未实现。本文选择短程光缔合这种方法来制备超冷基态85Rb133Cs分子。基于以上研究背景展开了以下几个方面的研究。1.21Π1-23Π1-33Σ1+光谱以及33Σ1+特性研究具有单态-三态混合特性的中间态可以极大地提高分子产率。在这里,我们研究了21Π1-23Π1-33Σ1+的光缔合光谱。依照分子态标定方法,我们知道这三个态的角动量Ω均为1,其振动光谱中不应出现J=0这一组分,然而研究发现33Σ1+(v=3)存在J=0组分。基于此我们较为详尽地研究了33Σ1+(v=3)的特性,研究表明通过这一振动能级制备得到基态分子的产率较其他振动能级更高,转动常数也较邻近振动能级有突变,显示了33Σ1+(v=3)这一能级共振耦合的特性。实验中利用损耗光谱实现了基态分子转动分布的测量,并且对比分析研究了经由33Σ1+(v=3,J=1)制备得到基态分子的级联辐射机制,研究发现通过33Σ1+(v=3,J=1)制备的分子存在直接单步自发辐射至基态的通道,这有异于其他分子态的双光子级联辐射机制。这为进一步利用原子-分子相干转移技术实现超冷基态85Rb133Cs分子的大量制备奠定了基础。2.二能级微波相干谱以及相干时间的测量在实现超冷基态85Rb133Cs分子的制备后,通过微波耦合相邻转动态,我们实现了二能级X1Σ+(v=0,J=1)和X1Σ+(v=0,J=2)微波相干拉比振荡的测量。在使用考虑了纵向和横向衰减时间的密度矩阵后,分析了分子布居的演变,确定了相干时间,并且了解了平衡态的相关知识。3.三能级微波相干谱的测量以及光谱分析在二能级微波相干拉比振荡的研究基础上,构建阶梯型三能级结构,进行了三能级微波相干谱的测量。在π脉冲的作用下,我们将初始布居于X1Σ+(v=0,J=1)的分子全部转移至X1Σ+(v=0,J=2),并测量了X1Σ+(v=0,J=2)和X1Σ+(v=0,J=3)的拉比振荡,得出了这两个能级的相干时间。同时,我们用较弱的探测微波场耦合X1Σ+(v=0,J=1)→X1Σ+(v=0,J=2)的跃迁,用较强的控制微波场耦合X1Σ+(v=0,J=2)→X1Σ+(v=0,J=3)的跃迁。固定控制微波场的频率来扫描探测微波场的频率得到了三能级微波相干谱。最后,我们用Akaike’s information criterion(AIC)的判据分析了相干谱的谱线线型,并且讨论了观察到的光谱分裂展宽以及频率中心的偏移现象。4.超冷基态85Rb133Cs分子电偶极矩的测量基于三能级微波相干谱的研究,我们测量了外电场作用下基态X1Σ+(v=0,J=1)的能级分裂,并且得到了超冷基态85Rb133Cs分子的电偶极矩。相较于同样利用光缔合制备得到的7Li133Cs分子,其采用损耗谱测量能级分裂,并且忽略了激发态的能级分裂。我们采用的微波相干谱有如下优势:在测量精度上微波相干谱要比损耗光谱高三个数量级以上;微波相干谱构建的lambda型的三能级结构可以有效地避免由于上能级的Stark分裂带来的影响。5.85Rb里德堡原子测量电场强度为得到超冷基态85Rb133Cs分子较为准确的电偶极矩,电场强度的测量和校准也非常关键。在这里,我们利用里德堡原子对外场的敏感性来校准施加在栅网电极板上的电场强度。较弱的探测光耦合5S1/2→5P3/2的跃迁,较强的耦合光耦合5P3/2→10D3/2的跃迁。固定探测光的频率,通过扫描耦合光的频率并监测探测光光强得到EIT光谱。对比分析不同电场强度下85Rb里德堡原子10D3/2态的能级分裂并计算了相应磁子能级的极化率,最终实现了电场强度的校准。

胡亮亮[3](2021)在《基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究》文中研究指明肺部疾病的研究长期依赖于X射线及其相关技术。X射线属于电离辐射,不宜短期内多次反复使用,这使得疾病动态跟踪研究受到限制。磁共振(MR)成像技术无电离辐射且具有多参数信息提取能力,使得短期内可反复、动态、连续地观察生物组织生理和病理变化过程。但是,由于肺部氢质子密度远低于周边其他组织,且大量肺泡空腔与组织的界面导致肺部磁导率极度不均匀,因此以1H核自旋为介质的传统中高场磁共振设备难以呈现清晰的肺部影像。引入超极化3He气体作为媒介能点亮肺部,其可行性和可靠性已经得到初步证实。为肺部疾病研究提供可连续、动态跟踪能力的专用仪器,国家自然科学基金支持“基于3He极化的肺部低场磁共振成像专用设备研发”的重大科学仪器专项项目。基于上述背景,本文开展基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究,具体内容包括:(1)传统磁共振成像仿真方法输入参数为翻转角度,导致其存在不适用于复杂多变的磁场环境的问题和无法直接提供射频强度变化引起的实验现象信息的问题。为解决这两点问题,本文提出了链式磁共振成像仿真方法和准确性条件,并构建了稳定、精确、高效的磁共振成像仿真系统。传统超极化3He成像变角度激发序列参数严重依赖硬件参数,需要人工校准,为解决这一难题,提出了超极化气体成像实时校准序列和配套的成像算法,并在仿真系统上得到验证。(2)为了寻找开放程度更高的磁体解决方案,本文研究了四线圈结构的基本构型,提出了四线圈构型的统一结构约束方程,凝练出统一的四线圈构型求解用方程,并提出面向制造的优化安匝比方法,保证线圈匝数取整引起的性能下降量最小。分析并总结了线圈开放程度的趋势和引入截面尺寸后性能的变化情况。为进一步探寻更优方案,提出相似模型四线圈和六线圈均匀场设计方法。使用该方法,本文研究了圆形(四线圈和六线圈)、多边形线圈设计立式磁体的特点,仿真验证了圆形四线圈比六线圈、多边形四线圈比圆形四线圈能够获得更开放的结构。在给定均匀区域尺寸和均匀指标的情况下,八边形结构综合性能最优,四边形结构最开放(均匀性稍差)。本文根据项目需要设计了自然冷却的立式超低场正八边形主磁体。为配合主磁体形状设计八边形结构的纵向梯度线圈,本文提出了将结构设计和磁场计算分离的纵向梯度线圈设计方法,最终方案应用成功。(3)完成了立式超低场磁共振系统搭建,基于该系统进行了超过60小时的水模和离体动物器官成像实验,实验中有效视场达到310mm×310mm×400mm。实验结果表明仪器工作稳定,且能够正确无畸变地呈现二维和三维图像,系统具备开展自旋回波序列以及FLASH序列成像实验能力。基于该系统还进行了超极化3He气体成像实验,结果表明在6.4s的时间内呈现了清晰的极化腔图像,验证了新序列和成像算法。与哈佛团队的设备性能对比表明设备具备屏气肺部成像能力。用本文方法研制的基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统具有信噪比高、无辐射、操作简便、性价比高等特点,在肺部疾病的跟踪诊疗方面拥有广阔应用前景。

白俊[4](2021)在《内嵌过渡金属的铁质空心球材料设计及应用于CO吸附的研究》文中研究说明金属纳米团簇是指通过物理和化学结合力,由几个到几百个金属原子组成的相对稳定的微观集合体,尺寸在1~100 nm之间。纳米空心球作为纳米团簇的变体形式,由于具有特殊的空心结构,会表现出良好的吸附与催化性能,不仅在化学领域有良好表现,而且在光学、力学、电学等领域也有广泛应用。目前对亚纳米尺度上过渡金属纳米空心球的研究主要集中于贵金属Au和Ag。贵金属纳米空心球虽然具有很好的吸附性能与催化效率,但应用成本高,且储量与常规金属材料相比较少,难以满足工业生产需求,因此,寻找经济、高效、稳定的金属纳米空心球状材料是纳米材料领域具有挑战性的课题之一。本文基于第一性原理的密度泛函计算,通过使用材料模拟软件Materials Studio 6.0,构造了内嵌第一、二周期过渡金属的铁质纳米空心球模型(Fe44-M),使用广义梯度近似(GGA)中的PBE交换关联泛函对Fe44-M纳米空心球体系的键长、电子密度、静电势、电荷布居(NPA)、体系能量(ΔE和E)、前线轨道能隙(EHOMO-LUMO)等稳定性参数进行量子化学计算,同时本论文还对Fe44-M纳米空心球状材料吸附CO气体后的吸附位点进行表征研究。本论文的主要研究内容概括如下:1.首先对Fe44-M纳米空心球体系进行键长、电子密度、静电势、NPA、E、ΔE及EHOMO-LUMO进行分析,得到Fe44-Ma(Ma为第一周期过渡金属原子)的稳定性比Fe44-Mb(Mb为第二周期过渡金属原子)相比整体较差;Fe44-M(M=Ti,Cr,Mn,Ni,Cu,Zn)由于无法形成稳定的结构,因此其化学稳定性最差;Fe44-M(M=Y,Zr,Mo,Tc)体系的稳定性最接近。Fe44-M(M=Nb,Pd,Ag)与Fe44-Fe体系的稳定性最接近,其中Fe44-Rh在所有研究体系中为最稳定的,而且由于内嵌过渡金属Rh后体系键长明显伸长,体系电荷发生明显转移,说明内嵌该过渡金属可以显着激活Fe44体系的活性。2.其次本论文对CO在Fe44-M纳米空心球体系表面的吸附情况进行模拟计算,由于Fe44-M为对称性体系,因此仅对CO气体在未重复的三个特征铁原子Fe1、Fe3、Fe4上的吸附进行探究,通过计算CO-(Fe44-M)吸附体系的键长、电子密度、静电势、NPA、吸附能(Ea)及EHOMO-LUMO,对CO与Fe44-M吸附的最佳吸附位点机型表征,发现在该吸附体系中,Fe1、Fe4吸附位点容易吸附CO气体,而Fe3吸附位点与Fe1、Fe4吸附位相比,吸附CO较为困难,该位置不利于CO气体的吸附。相对于其他内嵌过渡金属体系,Fe44-M(M=Ti,Cr,Cu)体系的Fe1、Fe3、Fe4吸附位点对CO气体有很好的吸附作用。由于Fe44-Rh体系的Fe1、Fe3、Fe4与CO吸附的Ea均为正值,因此该体系很难吸附CO气体,可以推出内嵌过渡金属Rh后体系极其稳定,可以有效的起到保护Fe44纳米空心球体系的作用。

王姣[5](2021)在《非真空法制备铜锌锡硫薄膜材料研究》文中提出铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,简称CZTS)因具有原材料丰富、环保无毒、光吸收系数高、带隙可调等优点,成为新型光伏材料中的研究热点,具有广阔的发展前景。非真空法和真空法是CZTS薄膜制备工艺的两大类型。其中,非真空法中的溶胶-凝胶法和电沉积法因成本低廉、操作简单而得到研究人员的青睐。本文主要采用溶胶-凝胶硫化工艺制备CZTS薄膜,重点研究不同碱金属元素掺杂对CZTS薄膜性能的影响;此外,通过将电沉积法和溶胶-凝胶法两种工艺相结合,进一步改善了CZTS薄膜的结晶质量。具体研究结果如下:由于CZTS相稳定区域较窄,不可避免地会存在一些有害缺陷,这些缺陷可以通过适当的元素掺杂来改善。研究不同的掺杂元素对CZTS薄膜光电性能的影响,发现不同浓度的碱金属K掺杂和Li掺杂,可以有效提高CZTS薄膜的结晶度,改善薄膜质量。采用3%K掺杂浓度的CZTS薄膜制备出最高光电转换效率为4.65%的太阳能电池;采用1.5%Li掺杂制备出最高效率为2.31%的CZTS薄膜太阳能电池。碱金属共掺杂能够将不同碱金属元素的掺杂优势相结合,弥补单一碱金属掺杂的不足。通过对不同比例的Na、K共掺杂进行研究,找到Na、K共掺合适的掺杂比。对比Na/K分别为2:1、1:1和1:2这三个掺杂条件,随着掺杂浓度的增加,CZTS薄膜的结晶质量有了进一步改善;并且随着掺杂中K元素含量的增加,即当Na/K为1:2时,得到结晶良好、结构致密的CZTS薄膜,此时掺杂效果更佳。当Na/K为1:2,掺杂浓度为3%时,Na、K共掺杂制备的CZTS薄膜太阳能电池的最高效率为8.02%。一方面,Na和K的存在可以促进晶粒生长,改善表面形貌;另一方面,K掺杂量较多,可以有效抑制Sn的损失,减少二次相的生成。针对溶胶-凝胶法制备CZTS薄膜的工艺过程中存在二价Cu2+与二价Sn2+的氧化还原反应过程较慢的问题,本文改进了溶胶-凝胶工艺,采用电沉积法和溶胶-凝胶法相结合的新工艺制备CZTS薄膜,解决了溶胶-凝胶法中存在的铜盐难溶解、反应时间长的问题,大大缩短了制备时间,新工艺改善了CZTS薄膜的质量,薄膜的附着力也有所提高。高温硫化时,在CZTS/Mo界面处容易产生较厚的MoS2,会增加电池的串联电阻,降低器件的性能。通过研究发现,碱金属掺杂尤其是K掺杂可以有效减小MoS2层的厚度,这主要归因于K掺杂可以抑制Sn的损失,从而抑制了MoS2的生成。同时发现采用电沉积Cu层法制备CZTS薄膜也可以有效降低MoS2的厚度,电沉积Cu后,Mo顶部形成的致密的Cu层,在高温硫化过程中阻碍了S的扩散,阻止了MoS2的形成。通过第一性原理计算方法,使用Perdew–Burke–Ernzerhof(PBE)和杂化泛函(Heyd–Scuseria–Ernzerhof,HSE06)在VASP软件中分别计算了2D Cu2ZnSnS4(kesterite,简称KS和stannite,简称ST)的电子结构。计算结果表明,维度的降低也可以实现带隙的调节。在KS结构中,维度的降低使带隙减小约16%,而对于ST结构来说,则减小约24%。说明将Cu2ZnSnS4由块体结构变为二维结构后,其带隙会降低。

张志远[6](2020)在《界面调控对二维异质结电学特性影响的理论研究》文中进行了进一步梳理继石墨烯被发现之后,越来越多的二维材料,比如氮化硼、过渡金属硫化物、黑磷、过渡金属碳化物等,被人们发现和制备出来。其中,Mo Se2是过渡金属硫化物典型的代表之一。与石墨烯零带隙的能带结构不同,Mo Se2是半导体,存在着一定的带隙,因此,在半导体器件方面有着巨大的应用前景。然而,电极与Mo Se2会形成一定的肖特基势垒,影响Mo Se2在电子器件方面的进一步应用。因此,本文利用第一性原理计算,系统地分析了不同电极材料、不同接触构型等各方面因素对于Mo Se2材料电学特性的影响,具体研究内容如下:1. 基于第一性原理分析了采用borophane做电极时不同晶界对Mo Se2电学特性的影响。研究发现Mo Se2与borophane形成不同的边缘接触时,接触区域附近的Mo Se2表现出金属性行为。此外,两种材料的接触为n型的欧姆接触,但是接触构型不同,对应的带阶也各不相同,并且最终的输运特性也会依赖于接触构型。2. 研究了使用三种碱金属原子Li,Na,K对borophane-Mo Se2范德华异质结接触界面修饰前后其肖特基势垒的变化,并研究了界面修饰对该范德华异质结中电输运性质的影响。使用碱金属原子Li,Na,K对接触界面的区域进行修饰会使得接触边缘附近的电荷转移量发生明显的改变,同时,borophane和Mo Se2两者之间的接触类型由原本的p型肖特基接触转变成为了n型欧姆接触。但是在这种情况下,异质结的间距也发生了较为明显的增大,因此透射谱中的电子透射系数也随之而出现了十分明显的降低现象。3. 分析了Nb S2或Ta S2做电极时不同接触构型对Mo Se2电学特性的影响。形成平面异质结后,Nb S2或Ta S2接触Mo Se2时耦合作用非常强烈,Mo Se2会产生额外诱导带隙态,这使得Mo Se2变成了金属性质。Nb S2和Ta S2作为电极时,与Mo Se2接触分别会在界面形成p型欧姆接触和p型肖特基接触,肖特基势垒的高度会随接触构型的不同而产生变化。零偏压电子透射谱中费米能级附近由于诱导带隙态而出现了透射峰,但随偏压升高,透射峰会消失,导致体系中的偏压增加而电流发生降低。4. 采用不同材料构建了范德华异质结,揭示了弱范德华相互作用下不同电极材料对Mo Se2电学特性的影响。不同电极与Mo Se2顶部接触产生的肖特基势垒不同,形成欧姆接触的有Nb S2,Ta S2和VS2三种,而Nb Se2,Ta Se2和VSe2与Mo Se2顶部接触会出现肖特基接触。除此之外,不同体系的隧道势垒也存在差异,会影响到体系输运性质。

魏聪[7](2020)在《合成气合成C2氧化物反应中Cu催化剂活性位价态及中间体CHx的作用》文中研究指明近年来,廉价、易得、结构易调变且能满足工业生产需求的Cu基催化剂已被广泛应用于合成气(CO+H2)转化生成C2氧化物(尤其是乙醇)反应。目前,对于Cu0和Cu+活性位上合成气转化反应中的作用已经有了明确认识,但是,Cuδ+(0<δ<1)活性位在催化合成气转化生成C2氧化物中作用机制尚不清楚。同时,Cu基催化剂上合成气合成乙醇反应机理已明确,包含两个关键步骤,一是CO活化转化形成CHx(x=1-3)中间体,伴随OH中间体形成;二是CO/CHO插入CHx(x=1-3)单体形成C2氧化物;目前,研究表明OH中间体能够助催化相关反应,但是CHx(x=1-3)中间体仅考虑作为参与反应的中间体,能否如OH中间体在催化反应中起到助催化的作用。基于上述两方面的问题,本论文以Cu催化剂上合成气转化生成C2氧化物反应为研究对象,采用量子化学计算方法,在电子–分子水平上定量阐明了不同价态Cuδ+(0≤δ≤1)活性位对该反应的催化性能调控,探究了关键中间体CHx在反应中的助催化微观作用机制;研究结果为合成气转化生成C2氧化物反应中高性能Cu基催化剂的制备和理性设计提供了目标结构线索,丰富合成气转化反应的催化基础理论。获得的主要结论如下:一、在合成气转化生成C2氧化物反应中,定量描述了Cu催化剂中不同价态Cuδ+(0≤δ≤1)活性位与该反应催化性能之间的本质关系;明确了适中价态Cuδ+活性位是高活性、高选择性生成C2氧化物的本征活性位;二者对于理解Cu催化剂在多相催化中的催化本质具有重要意义。(1)基于已有实验研究结果,拟合了真实合成气转化反应条件下,Cu基催化剂价态的动态变化过程,构建了一系列能够准确描述真实反应条件下Cuδ+(0≤δ≤1)活性位价态变化的催化剂模型。(2)不同价态Cuδ+(0≤δ≤1)活性位影响合成气转化生成关键中间体CHx的选择性和活性。Cuδ+(0≤δ≤1)活性位上最有利的关键中间体CHx均为CH2,但是,Cuδ+活性位价态影响生成CH2的活性和选择性。高价态和低价态的Cu+和Cu0活性位上,甲醇生成选择性高于CHx;中等价态0.43和0.51的Cuδ+活性位对CH2的生成显示了较高的活性和选择性。(3)不同价态Cuδ+(0≤δ≤1)活性位影响C2氧化物生成的选择性和活性。起始于最有利关键中间体CH2,在不同价态Cuδ+(0≤δ≤1)活性位上CH2中间体的相关反应表明:中等价态0.43和0.51的Cuδ+活性位能够显着提高C2氧化物CH2CHO生成的活性和选择性。(4)定量阐明了不同价态Cuδ+(0<δ<1)活性位调控合成气转化生成C2氧化物反应的活性和选择性。即高和低价态的Cu+和Cu0活性位上,甲醇为主要产物,已被实验验证;中等价态0.43和0.51的Cuδ+活性位能够高活性、高选择性地催化合成气转化生成C2氧化物;同时,电子性质分析揭示d带中心靠近费米能级的Cuδ+(0≤δ≤1)活性位对合成气转化生成C2氧化物具有高的活性。因此,实验制备的Cu基催化剂要集中在具有中等价态Cuδ+(δ=0.43和0.51)活性位的亚稳态结构。二、在合成气转化生成C2氧化物反应中,揭示了Rh改性Cu基催化剂表面吸附CHx(x=1-3)中间体作为共吸附助剂在促进催化性能中的助催化作用新机制,称为CHx助催化作用新机制。该机制为深入认识反应关键中间体或中间产物在催化反应中的作用提供了全新的视角。(1)Rh改性Cu基催化剂表面吸附CHx(x=1-3)中间体(即CHx(x=1-3)/RhCu)影响CO活化转化生成关键中间体CHx的选择性和活性。在RhCu和CHx(x=1-3)/RhCu上,最有利中间体CHx均为CH2,其中,RhCu上甲醇生成优于中间体CHx生成;但是,CHx(x=1-3)/RhCu不仅促进了中间体CH2生成,而且抑制了甲醇生成,特别是CH2中间体作为共吸附助剂,对其自身的生成表现出最优的催化活性和选择性。(2)Rh改性Cu基催化剂表面吸附CHx(x=1-3)中间体影响生成C2氧化物的选择性和活性;起始于最有利中间体CH2,RhCu和CHx(x=1-3)/RhCu上CH2中间体相关反应表明:RhCu催化剂上CH4与C2氧化物CH2CHO的生成在动力学上竞争;但是,与RhCu相比,CHx(x=1-3)/RhCu对C2氧化物生成具有更好的选择性,特别是CH2中间体作为反应中的主要单体在促进C2氧化物形成中起主导作用。(3)在RhCu和CHx(x=1-3)/RhCu催化剂上,CO活化转化形成关键中间体CHx是反应的关键步骤,CHx(x=1-3)/RhCu催化剂上只要反应生成最有利CHx单体CH2,后续反应就能高活性和高选择性生成C2氧化物。(4)RhCu催化剂表面吸附CHx(x=1-3)中间体影响CO活化形成关键中间体CHx的微观本质:表面吸附CHx(x=1-3)中间体作为共吸附助剂降低了CO活化转化反应中关键中间体CHxO(x=0-3)和CHxOH(x=1,2)物种的吸附能力,导致这些物种在催化剂表面吸附位发生迁移;电子性质分析(Bader电荷、差分电荷、态密度和d带中心)揭示了迁移后的吸附位更有利于这些物种活化形成关键中间体CHx。

曹勇[8](2020)在《提升化学学习中类比迁移能力的应用研究》文中指出在学习过程中普遍存在的一种现象就是知识的类比迁移,通过知识的类比迁移,学生在原有知识的基础之上学会举一反三,从而实现知识之间的整合。学会类比迁移对于教师和学生都极为重要。在新课改的背景之下,再次强调“为迁移而教”的教学理念尤为必要。化学作为一门拥有庞大繁杂知识网络体系学科,不仅要求学生具备一定的实验操作能力,同时也拥有缜密的逻辑推理能力。因而在教师教学化学的过程中,提高学生的类比迁移能力,促进学生加强化学知识的联系整合,是当今提高化学教学效率的一大方向。笔者在本文阐述类比迁移相关概念和理论基础之上,拟定了关于高一学生知识类比迁移能力的调查问卷。从认知水平、思维定势、抽象概括能力、类比推理能力这四个维度设置调查问卷,并且对调查问卷进行信度和效度分析。为了全面系统地了解高一学生化学类比迁移能力和水平的情况,找到影响高一学生化学学习知识类比迁移的相应因素,在获得问卷调查得到的整体数据基础之上,进行高一学生化学知识类比迁移能力前测的调查。本研究主要对于高一学生进行测试,测试内容为化学必修一第一章的知识点,根据学生的测试结果进行分析、总结,从而提出具有针对性的化学类比迁移教学的方法策略。本文的创造性是基于类比迁移理论教学策略指导之下进行四步教学法的教学设计,主要从两个方面入手,分别是化学知识、方法教学设计。设置实验班级和控制班级,实验班级进行教学设计实践。在完成教学实践之后,设置后测试卷,衡量学生们的化学认知水平和类比迁移能力。最后得出在基于类比迁移理论下的四步教学法教学设计,可以显着地提高学生的类比迁移能力。

胡义伟[9](2020)在《氢化和锂化二维锗烯功能材料的第一性原理研究》文中指出自石墨烯被成功制备并获得诺贝尔物理学奖以来,硅烯、锗烯等二维类石墨烯材料引起了人们极大的研究热情。不同于石墨烯的平面二维结构,锗烯的两个子晶格上的原子在垂直于二维材料所在平面的方向上具有位移,因而形成低翘曲蜂窝状结构。虽然同处于第Ⅳ主簇,但由于Ge元素比C、Si元素具有更大的原子质量,因此锗烯呈现出比石墨烯和硅烯更强的自旋-轨道耦合效应,具有优异的物理电子性能,在高精度传感、光电子器件等领域具有极好的应用前景。为了更好地揭示二维锗烯功能材料的电子性质和探索其在纳米电子领域的应用,本文利用第一性原理计算方法,研究了垂直电场作用下二维氢化/锂化锗烯的结构和电子性质。从稳定性、微观几何结构、能带结构以及电荷转移等方面分析了电场对其影响和调制规律。同时研究了二维锂化锗烯对CO2、CH4、H2S、H2、NH3等气体分子的吸附性能,分析了二维锂化锗烯吸附不同气体分子后其微观结构和电子性质的变化情况。主要内容如下:基于密度泛函理论,运用第一性原理计算,考虑非自旋-轨道耦合和自旋-轨道耦合对比分析,考察了电场对氢化锗烯(Ge2H2)和锂化锗烯(Ge2Li2)结构和电子性质的调制作用。考虑到自旋-轨道耦合效应,研究表明,在电场作用下,锗烯在饱和氢化和锂化方式下形成的二维结构都是稳定的。在电场作用下,Ge2H2和Ge2Li2纳米片的键长和翘曲高度变化都很小,表明它们的微结构在电场作用下具有稳定性。在电场作用下,发现自旋-轨道耦合效应导致Ge2H2和Ge2Li2的带隙减小,但不会改变电场的主导作用。对于Ge2H2和Ge2Li2两种结构,施加垂直电场后其能带结构都从半导体转变为金属,这是由于斯塔克效应引起的静电势差,导致导带中的能级向费米能级移动。研究还发现在电场作用下,Ge2H2电荷分布主要集中在氢原子上,而两个锗原子之间的电荷密度减弱。相反,对于Ge2Li2,从电荷分析发现在电场作用下转移的电子主要局域在锗原子周围。研究结果揭示了Ge2H2和Ge2Li2两类新型功能材料在电场作用下的微观结构和电子性质,为实验上继续开展这两类材料的电场效应研究和制作基于场效应的电子器件奠定了基础。运用第一性原理计算方法研究了气体分子CO2、CH4、H2S、H2、NH3等吸附在Ge2Li2表面的稳定性、电子结构和功函数等。分析了上述气体分子在Ge2Li2二维表面的吸附能、微结构、电荷转移规律和能带结构特征。结果表明,在Ge2Li2二维表面上吸附二氧化碳是一种强化学吸附,而吸附其他气体分子如CH4、H2S、H2和NH3则是物理吸附。研究发现Li原子向Ge原子和气体分子有明显的电荷转移。在Ge2Li2二维结构中,CO2分子与最近邻的Ge原子形成较强的共价相互作用。二氧化碳分子在Ge2Li2单原子层上的吸附导致了0.304e V的直接能隙产生。其他气体分子主要与Ge2Li2单原子层中最近邻的Li原子发生库仑相互作用,属于离子性结合,它们与气体分子吸附后的体系在能带结构中呈现为间接带隙。计算发现,单层Ge2Li2的功函数随着吸附的气体分子种类变化而变化,表明气体分子的吸附可以有效地调节单层Ge2Li2的功函数。上述研究表明,由于单层Ge2Li2的电子性质对吸附的气体分子存在敏感性,意味着单层Ge2Li2可以作为气体检测装置中的潜在应用材料。

雷亚新[10](2020)在《中美高中化学教科书内容更新的比较研究》文中进行了进一步梳理作为课程内容的主要载体,教科书在课程变革中发挥着举足轻重的作用,每一次课程改革必然伴随着教科书的改革。自新课程改革以来,我国基础教育目标经历了从“重视双基”到“三维目标”再到“核心素养”的转变,那么在这一历程中我国教科书内容发生怎样的更新?更新的方向是否和国外教科书一致?为了了解我国新版教科书内容发生了怎样的更新以及和国外教科书更新方向的差异,以提高我国教科书编制水平。本研究以中美不同历史时期出版的化学教科书为研究对象,通过纵向比较和横向比较相结合的方法,从教科书内容的选择、内容的组织、内容的呈现三个维度,比较中美两国化学教科书内容更新的异同。最后用定性和定量结合的方法描述研究结果,基于知识论和学习理论对研究结果进行分析思考,从中美两国教育背景方面分析结果产生的原因,并为我国教科书建设提供一些建议。研究发现,中美教科书内容在更新过程中既有“趋同”也有“存异”。从整体上来看:我国教科书的更新主要在内容组织和呈现方面,美国教科书的更新主要在内容选择方面。具体来看:在内容选择的更新方面,我国侧重于对元素化合物知识的精选,强调化学与社会生活的联系;美国侧重于对用于解释化学性质的理论性知识进行精选,强调学生化学技能的培养。在内容组织的更新方面,我国教科书内容组织转向“学生中心”;美国教科书内容组织依然强调“学科中心”。在内容呈现的更新方面,中美化学教科书均体现出更加关注学生学习过程的特点。

二、碱金属一章中有关计算方法的教学(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、碱金属一章中有关计算方法的教学(论文提纲范文)

(1)生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 生物基化学品
        1.2.1 生物基化学品的概念及发展前景
        1.2.2 本文涉及的主要生物基化学品及其制备
    1.3 分子模拟主要方法及工具
        1.3.1 量子化学模拟
        1.3.2 分子动力学模拟
        1.3.3 动力学蒙特卡洛
    1.4 生物基化学品关键催化过程机理解析研究进展
        1.4.1 乳酸脱水制备丙烯酸
        1.4.2 DMF转化制备PX
    1.5 本论文的研究内容和研究意义
        1.5.1 本论文的研究内容
        1.5.2 本论文的研究意义
第二章 羟基磷灰石晶面差异对乳酸吸附的影响探究
    2.1 前言
    2.2 计算方法及参数
    2.3 实验材料和方法
        2.3.1 实验药品及仪器
        2.3.2 催化剂制备
        2.3.3 催化剂表征
        2.3.4 催化剂评价仪器
        2.3.5 脱水产物的检测方法
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 乳酸分子构型选择
        2.4.2 羟基磷灰石模型建立
        2.4.3 羟基磷灰石表面电荷分析
        2.4.4 乳酸在不同晶面的吸附
        2.4.5 实验验证
    2.5 本章小结
第三章 WO_x/SiO_2体系催化DMF和乙烯制备PX机理探究
    3.1 前言
    3.2 计算方法及参数
        3.2.1 模型催化剂的构建
        3.2.2 周期性DFT计算
        3.2.3 团簇模型的DFT计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 无定形SiO_2表面的构建
        3.3.2 氧化钨催化位点的结构
        3.3.3 Bader电荷分析
        3.3.4 WO_X/SiO_2催化剂上DMF转化为PX的反应路径
        3.3.5 WO_X/SiO_2催化剂在Diels-Alder加成步骤中与碱金属离子的比较
        3.3.6 WO_X/SiO_2催化剂在DMF向PX转化中的催化作用探讨
        3.3.7 不同金属团簇模型初探
    3.4 本章小结
第四章 WO_X/SiO_2催化DMF和乙烯制备PX的KMC研究
    4.1 前言
    4.2 计算方法及参数
        4.2.1 DFT计算
        4.2.2 动力学蒙特卡洛模拟
    4.3 实验材料和方法
        4.3.1 实验药品
        4.3.2 催化剂制备
        4.3.3 催化剂表征
        4.3.4 催化剂评价
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 水分子在催化位点的变化
        4.4.2 反应路径及能垒
        4.4.3 动力学蒙特卡洛模拟
        4.4.4 实验验证
    4.5 本章小结
第五章 磷酸锡催化DMF或HDO与乙烯制备PX的机理探究
    5.1 前言
    5.2 计算方法及参数
    5.3 实验材料和方法
        5.3.1 实验药品
        5.3.2 催化剂制备
        5.3.3 催化剂表征
        5.3.4 催化剂评价
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 催化剂模型构建
        5.4.2 吸附能的计算
        5.4.3 主反应的反应路径及能垒
        5.4.4 DMF的水解
        5.4.5 HDO衍生其他副反应
        5.4.6 HDO催化制备PX的初步评价
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者攻读学位期间发表的学术论文及科研成果目录
导师简介
作者简介
北京化工大学博士研究生学位论文答辩委员会决议书

(2)超冷基态85Rb133Cs分子量子态的制备和微波相干操控(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 超冷基态极性分子的研究背景
    1.2 超冷基态极性分子的制备方法
    1.3 最低振动基态超冷RbCs分子
        1.3.1 超冷基态RbCs分子的特性
        1.3.2 超冷基态RbCs分子的研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
    参考文献
第二章 超冷基态RbCs分子的基本理论和实验装置
    2.1 双原子分子能级
    2.2 洪特定则
    2.3 实验装置
        2.3.1 真空系统
        2.3.2 光学系统
        2.3.3 探测与时序控制系统
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子的光学制备
    3.1 实验背景
    3.2 2~1Π_1-2~3Π_1-3~3Σ~+_1中间激发态光谱的研究
        3.2.1 2~1Π_1-2~3Π_1-3~3Σ~+_1中间激发态光谱的研究
        3.2.2 3~3Σ~+_1共振耦合特性的研究
        3.2.3 3~3Σ~+_1级联辐射的研究
    3.3 本章小结
    参考文献
第四章 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子的微波相干操控
    4.1 实验背景
    4.2 实验装置
    4.3 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子二能级的微波相干操控
        4.3.1 相邻转动态之间Rabi振荡的测量
        4.3.2 Rabi振荡的理论分析
    4.4 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子三能级的微波相干操控
        4.4.1 阶梯型三能级转动态微波相干谱的测量
        4.4.2 微波相干谱的理论分析
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子的电偶极矩测量
    5.1 研究背景
    5.2 微波谱测量基态能级分裂
        5.2.1 单微波光谱测量外电场导致的能级分裂
        5.2.2 微波相干谱测量外电场导致的能级分裂
    5.3 外电场场强的校准
        5.3.1 超冷里德堡Rb原子EIT的实验装置
        5.3.2 里德堡EIT外电场场强的校准
    5.4 最低振动基态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子电偶极矩的测量
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
    参考文献
攻读学位期间完成的学术论文
博士期间参与的科研项目
致谢
个人简况及联系方式

(3)基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 肺部疾病影像手段概述
        1.1.2 磁共振肺部成像概述
        1.1.3 超低场磁共振系统的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超低场磁共振技术研究现状
        1.2.2 磁共振成像仿真现状
        1.2.3 磁路系统研究现状
        1.2.4 磁共振谱仪技术现状
    1.3 研究重点和难点
        1.3.1 研究重点
        1.3.2 研究难点
    1.4 主要研究内容和结构安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文结构安排
第二章 磁共振成像基础
    2.1 磁共振现象与原理
        2.1.1 原子核的磁性
        2.1.2 核子极化
        2.1.3 磁共振现象与共振条件
        2.1.4 弛豫现象
        2.1.5 磁共振信号
    2.2 磁共振成像原理
        2.2.1 空间编码
        2.2.2 层面选择
        2.2.3 K空间与成像序列
第三章 磁共振成像仿真
    3.1 链式磁共振仿真方法
        3.1.1 布洛赫方程
        3.1.2 链式仿真方法
        3.1.3 仿真方法比较
    3.2 磁共振成像仿真系统设计与验证
        3.2.1 仿体模型
        3.2.2 磁路系统仿真模型
        3.2.3 仿真计算单元
        3.2.4 射频接收线圈仿真模型
        3.2.5 谱仪仿真模型
        3.2.6 仿真系统验证
    3.3 仿真平台应用
        3.3.1 超低场磁共振平台梯度参数选择与验证
        3.3.2 超极化与热极化成像的异同比较
        3.3.3 超极化~3He成像序列设计与验证
    3.4 本章小节
第四章 超低场磁共振系统磁场设计方法研究
    4.1 磁场计算基础
        4.1.1 毕奥-萨伐尔定律
        4.1.2 有限长直导线的磁场计算
        4.1.3 圆弧导线的磁场计算
        4.1.4 多线圈磁场计算
    4.2 立式超低场磁共振主磁体选型
        4.2.1 主磁体分类
        4.2.2 主磁体主要性能指标
        4.2.3 主磁体总体方案选择
    4.3 圆环形四线圈均匀场方案总结
        4.3.1 引言
        4.3.2 圆环形四线圈结构解集和约束方程
        4.3.3 基于约束方程的优化设计方法
        4.3.4 Lee-Whiting线圈构型优化实验
        4.3.5 圆形四线圈构型性能分析实验
    4.4 相似模型均匀场设计方法
        4.4.1 运用相似性建模
        4.4.2 相似模型四线圈均匀场设计方法
        4.4.3 相似模型六线圈均匀场设计方法
    4.5 立式超低场主磁体设计与实施
        4.5.1 立式超低场主磁体仿真
        4.5.2 正八边形双极板主磁体
    4.6 纵向梯度线圈设计
        4.6.1 结构设计与磁场计算分离的设计方法
        4.6.2 八边形纵向梯度线圈的设计与实现
    4.7 本章小节
第五章 超低场磁共振系统构建与验证
    5.1 磁共振控制系统
        5.1.1 磁共振谱仪设计探讨
        5.1.2 序列开发环境设计探讨
        5.1.3 磁共振设备调试终端软件简介
    5.2 超低场磁共振系统集成
        5.2.1 磁共振系统构成
        5.2.2 功能模块之间的连接关系
        5.2.3 系统集成
        5.2.4 系统集成经验总结
    5.3 超低场磁共振系统性能验证
        5.3.1 热极化~1H成像实验
        5.3.2 超极化~3He气体成像实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 论文的主要创新点和贡献
        6.1.2 具体工作成效与不足
    6.2 展望
参考文献
附录 1 基于旋转矩阵的仿真方法
附录 2 链式仿真样例
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况

(4)内嵌过渡金属的铁质空心球材料设计及应用于CO吸附的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米材料概述
        1.1.1 纳米团簇
        1.1.1.1 单金属型
        1.1.1.2 双金属型
        1.1.2 纳米空心球的研究及应用
    1.2 过渡金属的性质及应用
    1.3 本论文的研究工作
        1.3.1 选题依据
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
第二章 理论背景
    2.1 量子化学
    2.2 基本概念
    2.3 第一性原理
        2.3.1 Thomas-Fermi定理
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham定理
    2.4 交换关联泛函
        2.4.1 局部密度近似法(LDA)
        2.4.2 广义梯度近似法(GGA)
    2.5 赝势和基组
    2.6 过渡态理论
    2.7 Materials Studio(MS)软件
第三章 Fe_(44)-M纳米空心球稳定性的密度泛函研究
    3.1 引言
    3.2 模拟与计算
        3.2.1 模型构建
        3.2.2 计算方法
        3.2.3 模拟过程
    3.3 Fe_(44)-M纳米空心球的稳定性分析
        3.3.1 特征铁原子间的键长变化及电荷布居分析
        3.3.2 电子密度分析
        3.3.3 静电势分析
        3.3.4 能量分析
        3.3.5 前线轨道能隙分析
    3.4 小结
第四章 Fe_(44)-M纳米空心球对CO气体的吸附研究
    4.1 引言
    4.2 模拟与计算
        4.2.1 模型构建
        4.2.2 计算方法
        4.2.3 模拟过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 特征铁原子吸附CO气体后键长变化及电荷布居分析
        4.3.2 电子密度分析
        4.3.3 静电势分析
        4.3.4 吸附能分析
        4.3.5 前线轨道能隙分析
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
    个人简介
    攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研项目
    附录1
致谢

(5)非真空法制备铜锌锡硫薄膜材料研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 CZTS薄膜太阳能电池研究背景
    1.2 CZTS材料特征
        1.2.1 CZTS材料的结构特征
        1.2.2 CZTS材料的能带结构
        1.2.3 CZTS材料的缺陷化学性质
    1.3 CZTS薄膜太阳能电池的研究进展
        1.3.1 溶胶-凝胶法制备CZTS的研究进展
        1.3.2 电沉积技术制备CZTS的研究进展
        1.3.3 CZTS薄膜太阳能电池中的碱金属掺杂技术
    1.4 影响CZTS材料及器件性能的主要问题
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 CZTS薄膜太阳能电池的制备工艺及表征手段
    2.1 溶胶-凝胶法制备CZTS薄膜
        2.1.1 CZTS前驱体溶液的配制
        2.1.2 CZTS前驱体薄膜的制备
        2.1.3 CZTS吸收层薄膜的制备
    2.2 CZTS薄膜太阳能电池的制备工艺
    2.3 CZTS薄膜材料和器件的测试手段
        2.3.1 成分测试方法
        2.3.2 物相测试方法
        2.3.3 器件测试方法
第三章 CZTS薄膜碱金属掺杂的研究
    3.1 K掺杂对CZTS薄膜的影响
        3.1.1 K掺杂对CZTS薄膜物相结构的影响
        3.1.2 K掺杂对CZTS器件性能的影响
    3.2 Li掺杂对CZTS薄膜的影响
        3.2.1 Li掺杂对CZTS薄膜物相结构的影响
        3.2.2 Li掺杂对CZTS器件性能的影响
    3.3 Na、K共掺杂对CZTS薄膜的影响
        3.3.1 Na、K共掺杂对CZTS薄膜物相结构的影响
        3.3.2 Na、K共掺杂对CZTS器件性能的影响
    3.4 电沉积法和溶胶-凝胶法相结合制备CZTS薄膜
        3.4.1 电沉积法和溶胶-凝胶法相结合制备CZTS薄膜的基本方法
        3.4.2 电沉积Cu层的制备
        3.4.3 电沉积法和溶胶-凝胶法相结合制备的CZTS薄膜的性能研究
    3.5 本章小结
第四章 CZTS/Mo界面MoS_2层厚度可控性研究
    4.1 碱金属掺杂对CZTS/Mo界面MoS_2厚度的影响
    4.2 电沉积Cu层对减薄MoS_2层的机制分析
    4.3 本章小结
第五章 Cu_2ZnSnS_4的电子结构理论计算
    5.1 第一性原理的研究进展
    5.2 计算参数设置
    5.3 第一性原理计算CZTS的电子结构
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
在学期间取得的科研成果和科研情况说明
致谢

(6)界面调控对二维异质结电学特性影响的理论研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 MoSe_2的研究进展
        1.2.1 MoSe_2的制备
        1.2.2 MoSe_2结构与性质
        1.2.3 MoSe_2的应用
    1.3 其他金属性二维材料简介
        1.3.1 Borophane
        1.3.2 金属性过渡金属硫化物
    1.4 异质结
    1.5 本文的研究思路及主要内容
第2章 理论计算方法
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 交换关联泛函
        2.1.4 vdW修正
        2.1.5 赝势方法
    2.2 量子输运理论
        2.2.1 非平衡格林函数
        2.2.2 电导与电流
    2.3 金属-半导体接触
        2.3.1 肖特基接触
        2.3.2 欧姆接触
        2.3.3 隧道势垒
第3章 边缘接触borophane-MoSe_2体系的电学特性
    3.1 背景介绍
    3.2 计算细节
    3.3 结果与讨论
    3.4 小结
第4章 碱金属调节borophane-MoSe_2范德华异质结电学特性
    4.1 背景介绍
    4.2 计算细节
    4.3 结果与讨论
    4.4 小结
第5章 边缘接触NbS_2(Ta S2)-MoSe_2体系的电学特性
    5.1 背景介绍
    5.2 计算细节
    5.3 结果与讨论
    5.4 小结
第6章 XY_2-MoSe_2(X=Ta,V,Nb,Y=S,Se)异质结电学特性
    6.1 背景介绍
    6.2 计算细节
    6.3 结果与讨论
    6.4 小结
第7章 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间主要研究成果
    一、发表学术论文
    二、其它科研成果

(7)合成气合成C2氧化物反应中Cu催化剂活性位价态及中间体CHx的作用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 乙醇的来源
    1.2 合成气合成乙醇催化剂
    1.3 Cu基催化剂研究现状
        1.3.1 第二金属助剂
        1.3.2 催化活性位
    1.4 合成气合成乙醇的反应机理
        1.4.1 合成气转化反应机理研究现状
        1.4.2 反应中生成的H_2O和OH对催化性能的影响
        1.4.3 合成气转化反应中生成H_2O和OH对催化性能的影响
        1.4.4 合成气转化反应中生成关键中间体CH_x对催化性能的影响
    1.5 理论计算在探究催化反应机理、催化活性位及催化剂理性设计中的应用
        1.5.1 催化反应机理
        1.5.2 催化剂的活性位
        1.5.3 新型催化剂的理性设计
    1.6 选题依据、研究目的和研究内容
        1.6.1 选题依据及研究目的
        1.6.2 研究内容
    参考文献
第二章 理论基础
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 交换相关泛函
        2.1.2 有效核芯势方法(ECPs)
        2.1.3 赝势理论
    2.2 过渡态理论
    2.3 本论文使用的软件
    2.4 特定温度下热力学能矫正
    参考文献
第三章 不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位对合成气转化生成C_2氧化物反应的催化性能调控
    3.1 引言
    3.2 计算模型构建及计算参数
        3.2.1 实验中不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位的动态演变情况
        3.2.2 不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位的模型构建
        3.2.3 不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位模型的可靠性评价
        3.2.4 计算参数
    3.3 不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位上CO活化形成CH_x(x=1-3)中间体
        3.3.1 关键中间物种的吸附
        3.3.2 CO起始活化
        3.3.3 CH_x中间体和甲醇的形成
        3.3.4 CH_x中间体和甲醇形成微观动力学计算
    3.4 Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位对最有利单体CH_x形成的影响
    3.5 不同价态Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位上C_2氧化物的形成
    3.6 Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位对C_2氧化物形成的影响
    3.7 Cu~(δ+)(0≤δ≤1)活性位对合成气转化形成C_2氧化物催化性能的影响
    3.8 本章小结
    参考文献
第四章 Rh改性Cu催化剂上CH_x(x=1-3)中间体对合成气转化生成C_2氧化物催化性能的影响
    4.1 引言
    4.2 计算模型构建及计算参数
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 计算参数
    4.3 RhCu(111)和CH_x(x=1-3)/RhCu(111)上CO活化形成CH_x(x=1-3)中间体
        4.3.1 关键中间物种的吸附和共吸附
        4.3.2 CH的形成
        4.3.3 CH_2的形成
        4.3.4 CH3和甲醇的形成
        4.3.5 最有利CH_x单体
        4.3.6 吸附CH_x(x=1-3)中间体对CO活化形成CH_x活性和选择性的影响
    4.4 RhCu(111)和CH_x(x=1-3)/RhCu(111)上C_2氧化物C-C键的形成
    4.5 吸附CH_x(x=1-3)中间体对RhCu(111)催化剂电子性质的影响
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 存在的问题及建议
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(8)提升化学学习中类比迁移能力的应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 文献综述
    1.3 研究内容与方法
第二章 理论基础与相关概念界定
    2.1 类比迁移理论概述及概念界定
    2.2 类比迁移影响因素理论分析
    2.3 化学类比迁移的过程
第三章 高一学生化学类比迁移能力的问卷调查
    3.1 问卷调查目的
    3.2 问卷调查的设计
    3.3 问卷的信度及效度分析
    3.4 类比迁移能力前测
第四章 高一学生化学类比迁移能力的调查结果与统计分析
    4.1 高一学生化学类比迁移能力总体情况分析
    4.2 高一学生化学知识类比迁移分析
    4.3 高一学生化学方法类比迁移分析
第五章 结论与措施
    5.1 提升高一学生化学类比迁移能力的方式及教学策略
    5.2 教学设计
    5.3 对建立的类比迁移新行为进行评价
    5.4 研究结论与展望
参考文献
附录
致谢

(9)氢化和锂化二维锗烯功能材料的第一性原理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 二维纳米材料简介
    1.2 类石墨烯二维纳米材料
    1.3 二维硅烯
    1.4 二维锗烯
    1.5 电场作用下锗烯的电子性质
    1.6 锗烯上的气体吸附
    1.7 锂化锗烯
    1.8 本文主要研究内容
第二章 理论计算方法
    2.1 第一性原理计算方法简介
    2.2 Hartree-Fock近似(单电子近似)
    2.3 密度泛函理论简介
    2.4 范德瓦尔斯修正
    2.5 自旋轨道耦合效应
    2.6 自旋极化效应
    2.7 VASP软件包
第三章 电场作用下氢化和锂化锗烯的研究
    3.1 引言
    3.2 计算模型及与方法
    3.3 氢化和锂化锗烯的结构和稳定性比较
    3.4 电场作用下氢化和锂化锗烯的结构和稳定性
    3.5 电场对氢化和锂化锗烯能带的调制
    3.6 电场作用下氢化和锂化锗烯中的电荷分布
    3.7 本章小结
第四章 锂化锗烯吸附气体分子的计算研究
    4.1 引言
    4.2 计算模型与方法
    4.3 气体分子吸附在不同位点能量的比较
    4.4 气体分子吸附在锂化锗烯的稳定构型
    4.5 锂化锗烯吸附气体分子的电荷分布
    4.6 锂化锗烯吸附气体分子的电子局域函数
    4.7 锂化锗烯结构和能带的测试比较
    4.8 锂化锗烯吸附气体分子的能带结构
    4.9 锂化锗烯吸附气体分子的功函数
    4.10 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

(10)中美高中化学教科书内容更新的比较研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    第一节 研究背景与问题提出
        一、关于课程基本问题的思考
        二、教科书内容更新的必要性
        三、教科书内容更新的重要性和复杂性
    第二节 研究目的与意义
        一、研究目的
        二、研究意义
    第三节 研究现状
        一、国内教科书比较研究现状
        二、国内化学教科书比较研究现状
        三、国外化学教科书的研究现状
        四、已有研究的总结与启示
    第四节 概念界定
        一、教科书
        二、化学教科书
        三、更新
    第五节 研究对象
        一、选择的依据
        二、选定的对象
    第六节 研究方法与思路
        一、研究方法
        二、研究思路
第二章 理论基础与分析框架
    第一节 理论基础
        一、教科书的结构和功能
        二、知识论与教科书编制
        三、学习理论与教科书编制
        四、系统论
    第二节 分析框架的建构
        一、已有教科书分析框架述评
        二、本研究分析框架的建构
第三章 中美两国教育背景梳理
    第一节 中美化学课程改革历程介绍
        一、中国化学课程改革历程
        二、美国化学课程改革历程
        三、中美化学课程改革历程比较
    第二节 中美课程内容更新机制分析
        一、中国课程内容更新机制
        二、美国课程内容更新机制
        三、中美课程内容更新机制比较
第四章 中美教科书内容选择的更新比较
    第一节 元素化合物知识内容
        一、中国教科书中元素化合物知识选择的更新
        二、美国教科书中元素化合物知识选择的更新
        三、比较分析
    第二节 理论性知识内容
        一、中国教科书中理论性知识选择的更新
        二、美国教科书中理论性知识选择的更新
        三、比较分析
    第三节 技能性知识内容
        一、中国教科书中技能性知识选择的更新
        二、美国教科书中技能性知识选择的更新
        三、比较分析
    第四节 STS知识内容
        一、中国教科书中STS知识选择的更新
        二、美国教科书中STS知识选择的更新
        三、比较分析
    第五节 科学史知识内容
        一、中国教科书中科学史知识选择的更新
        二、美国教科书中科学史知识选择的更新
        三、比较分析
    第六节 内容选择的整体比较与分析
第五章 中美教科书内容组织的更新比较
    第一节 教科书的体例结构
        一、中国教科书体例结构的更新变化
        二、美国教科书体例结构的更新变化
        三、比较分析
    第二节 教科书的体系结构
        一、中国教科书体系结构的更新变化
        二、美国教科书体系结构的更新变化
        三、比较分析
    第三节 内容组织的整体比较与分析
第六章 中美教科书内容呈现的更新比较
    第一节 外观设计
        一、中国教科书外观设计的更新变化
        二、美国教科书外观设计的更新变化
        三、比较分析
    第二节 栏目设计
        一、中国教科书栏目设计的更新变化
        二、美国教科书栏目设计的更新变化
        三、比较分析
    第三节 插图设计
        一、中国教科书插图设计的更新变化
        二、美国教科书插图设计的更新变化
        三、比较分析
    第四节 目录、附录设计
        一、中国教科书目录、附录设计的更新变化
        二、美国教科书目录、附录设计的更新变化
        三、比较分析
    第五节 内容呈现的整体比较与分析
第七章 结论与思考
    第一节 结论
        一、中国教科书内容的更新变化
        二、美国教科书内容的更新变化
        三、中美教科书内容更新的趋同与存异
    第二节 中美高中化学教科书内容更新异同的原因分析
        一、中美两国对教科书功能定位的差异
        二、中美两国课程内容更新机制的不同
    第三节 关于化学教科书内容更新的思考和建议
        一、如何理解基础教育中“基础知识”的“基础”?
        二、教科书中时代性知识的引入
        三、理论性知识与元素化合物知识的权衡和组织
        四、如何应对教科书的滞后性?
参考文献
附录
后记

四、碱金属一章中有关计算方法的教学(论文参考文献)

  • [1]生物基化学品关键催化过程的分子模拟及机理研究[D]. 崔子恒. 北京化工大学, 2021(02)
  • [2]超冷基态85Rb133Cs分子量子态的制备和微波相干操控[D]. 宫廷. 山西大学, 2021(01)
  • [3]基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究[D]. 胡亮亮. 合肥工业大学, 2021(02)
  • [4]内嵌过渡金属的铁质空心球材料设计及应用于CO吸附的研究[D]. 白俊. 西北民族大学, 2021(08)
  • [5]非真空法制备铜锌锡硫薄膜材料研究[D]. 王姣. 天津理工大学, 2021(08)
  • [6]界面调控对二维异质结电学特性影响的理论研究[D]. 张志远. 齐鲁工业大学, 2020(02)
  • [7]合成气合成C2氧化物反应中Cu催化剂活性位价态及中间体CHx的作用[D]. 魏聪. 太原理工大学, 2020
  • [8]提升化学学习中类比迁移能力的应用研究[D]. 曹勇. 西南大学, 2020(01)
  • [9]氢化和锂化二维锗烯功能材料的第一性原理研究[D]. 胡义伟. 湘潭大学, 2020(12)
  • [10]中美高中化学教科书内容更新的比较研究[D]. 雷亚新. 华东师范大学, 2020(11)

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碱金属一章的计算方法教学
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