金属Fe表面及分子吸附的电子结构研究
磁性隧道结Fe／MgO／Fe(001)的磁性及界面电子结构
Ｍ ａ ｓ ｒｐｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ０ ６ ｎｕ ｃ ｉ ｅ ｅ ｖ ｄ ２ ０ —１１ ０ ｎ ｒ ｖｉｅ ｏ ｌ ０７ ６ １ －１ ，ｉ ｅ ｓ ｄ ｆ ｒＴ ２０ －０ －１ ｌ
ｒ ｆ ｃｅ ｃ ｏ ｎ ａｉｎ ０ ｐ ｒｍｅ ｔ０ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ０ ｈ ｉＰｒｖｎ ｅ ａ ｉｎ ｅＦ ｕ ｄ ｔ ｒ Ｓ ｏ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ， ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｒ ｇ Ａｎ ｕ ｏ ｉ ｃ
（ ｏ ． ０Ｋ Ｏ７Ｄ ａｄ Ｊ０７ ２７ａ ｄ（ ．７４４９） ｔｒａｉｎ ｆ ｏｐ ｒｔ ｎＲ — Ｎ ｓ ０５ Ｊ３Ｚ ｎ ２０Ｂ １ ｎ Ｎｏ００１１７． ｅｎ ｔ ａ Ｃ ｏ ｅａｉ ｅ ２ Ｋ ｏ ｏ
效 （ＭＯ Ｅ 测量表明： 外磁场沿 ［ ０ 方向时， 道结的ｓ Ｋ 应 Ｓ Ｋ ） 当 １ 】 ｌ 隧 Ｍｏ Ｅ回 线具有 典型的双矫 顽力特性． 极 Ｆ 层的矫顽 下电 ｅ ｌ
力 （ ２ Ｔ 约是上电 Ｆ 层矫顽力 （ １ｍＴ 的 ２ 约为 ０ｍ ） 极 ｌ ｅ 约为 ） ０倍． 矫顽力的增强 主要被归结为 Ｍｇ ／ ｅ（ １ 界面对下电 ＯＦ ０ ） ０ 极 铁磁 层的钉 扎作用．自 旋分辨的光电 子能谱测量表 在 Ｍｇ 覆盖到 Ｆ （ １ 表面后， Ｆ（０ ） ｅｍ 面的自 明： Ｏ ｅ０ ） ０ ｅ １ Ｆｒ ｉ ０ 旋极化 Ｐ 率 由 值转变为 负 正值． Ｐ 值符号的改 变被归结为 Ｍｇ ／ ｅ ０ １ 界面电 Ｏ Ｆ （０ ） 子自 构的改变． 旋结 关键词 Ｆ／ Ｏ Ｆ ， ｅＭｇ ／ ｅ外延生长， 磁性隧 道结，矫 顽力，自 旋极化率 ０ ８． ４４４ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０ １－ ９ １２０ ）１ １６ － ５ ４２ １６ （０７１ － １６ ０
密度泛函理论和电化学研究
密度泛函理论和电化学研究三（2-甲基-苯并咪唑）胺作为一种高效缓蚀剂对钢材表面的作用摘要通过密度泛函理论和电化学技术分析了三（2-甲基-苯并咪唑）胺(四丁基丙二酰胺)的腐蚀抑制性能，如极化曲线和电化学阻抗谱（ＥＬＳ），密度泛函理论分析结果清楚的表明（四丁基丙二酰胺）具有腐蚀抑制性由非局部化区域在苯并咪唑环中放弃它的π电子通过其最高占有轨道到最低占有轨道形成金属表面吸附层，这已经被证明了相互作用及其质子化了的结构的四丁基丙二酰胺表面的Fe13集群,表明质子化了的一部分吸收强烈的铁表面比中性结构。
电化学阻抗数据表明之间的接口电极和四丁基丙二酰胺方案降低了充电电容。
同时增加了函数的充放电。
便于在铁表面形成吸附层。
1.介绍这是一个持续性的努力去寻找一种腐蚀抑制剂能够展现出更好的效果和较少的腐蚀介质,这是一个具有挑战的问题，因为钢铁行业在低碳钢表面的腐蚀导致长期影响工业项目[1-5],缓蚀剂的性能基于有机化合物中含氮，硫，氧原子的结果。
然而金属表面膜的稳定性形成取决于一些物理化学性能的分子，其功能相关组分，芳香性，可能形成的空间效应，电子密度的提供，腐蚀介质的类型与自然间相互作用的P轨道抑制剂与d轨道的铁[3-7]最近密度泛函理论已被用于分析抑制剂/表面机制的特征并且描述了结构性质的抑制剂在腐蚀过程。
此外DFT密度泛函理论被认为是一个非常有用的技术来探测抑制剂/表面的交互以及分析实验数据.在此前的研究中，化合物包含苯并咪唑组分已被证明能够在缓蚀剂的酸性介质中，体现了他们在石油工业中的适应性。
特别是在锅炉清洁和热度交换器。
寻找一个抑制剂在最近是一个有吸引力的话题。
因此目前的研究是评价三（2-甲基-苯并咪唑）胺通过电化学的防腐行为。
2 实验的程序2.1合成三（2-甲基-苯并咪唑）胺这种化合物是为文献中描述准备的[26.27].氨基酸（17.8g,1.0mM）和邻苯二胺（21.6g，3.0mM）一起回流在6N盐酸（80ML）这种方案能够获得冷绿色晶体和被冲洗2N的盐酸。
H2在Fe,Pt,Ni表面解离的模拟研究
石 油 炼 制 与 化 工 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ
２０１９年 ２月 第５０卷 第２期
犎２ N 犉犲犘狋犖犻CAFG=>
王春璐，解增忠，赵 毅，赵晓光，王丽新，任 强，叶蔚甄
（中国石化石油化工科学研究院，北京 １０００８３）
摘 要：采用基于密度泛函理论的分子模拟手段，以工业常用的金属催 化 剂 Ｆｅ，Ｎｉ，Ｐｔ为 代 表，构 建 了 催 化 剂 模 型，通 过对 Ｈ２ 在不同金属表面的吸附构象、解离能垒以及电子密度 分 布 变 化 情 况 进 行 考 察，研 究 Ｈ２ 在 上 述 模 型 上 的 吸 附 与 解 离过程。结果表明，Ｈ２ 在不同金属表面的物理吸附构象存在差异，可能与不同金属晶胞结构及其表面结 构 存 在 差 异 有 关。 解离能垒研究结果表明，Ｈ２ 在 Ｆｅ，Ｐｔ，Ｎｉ这３种过渡 金 属 表 面 解 离 的 能 垒 较 为 接 近，其 中 在 Ｆｅ（１１０）面 解 离 的 能 垒 最 低。 解离过程中的电子云密度分布变化表明，Ｈ２ 在３种金 属 表 面 存 在 着 相 同 的 电 荷 转 移 趋 势，推 测 Ｈ２ 的 解 离 是 通 过 过 渡 金 属的 ｄ轨道与 Ｈ２ 的 σ 反键轨道间的相互作用实现的。
王春璐，等．Ｈ２ 在 Ｆｅ，Ｐｔ，Ｎｉ表面解离的模拟研究
５１
图 １ 金 属 催 化 剂 模 型 示 意
１２ 分 子 模 拟 计 算 方 法
本课题涉 及的 吸 附考察 采用分 子 模 拟 软 件 ＭａｔｅｒｉａｌＳｔｕｄｉｏ８．０ 中 基 于 蒙 特 卡 洛 模 拟 退 火 方 法 的 Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｌｏｃａｔｅｒ 模 块 进 行，力 场 采 用 ＣＯＭＰＡＳＳ，温度 循 环 次 数 设 定 为 ２００，每 次 温 度 循环中的模拟步数设定为 １．５×１０５步；涉 及 的 Ｈ２ 解离的相关考察 采 用 基 于 密 度 泛 函 理 论 的 ＤＭｏｌ３ 模块进行。ＤＭｏｌ３ 能够 对 体 系 的 几 何 结 构 和 电 子 分布进行 分 析，并 对 基 元 反 应 的 过 渡 态 进 行 搜 索 并计算反应能垒。参数设置选用基于广义梯度近 似（ＧＧＡ）的 ＢＬＹＰ 泛 函，在 大 数 值 基 组 ＤＮＰ４．４ 水平上进行全电 子计 算。过 渡 态 搜 索 采 用完 全 线性同步，涉 及 到 的 能 量 计 算 均 进 行 了 零 点 整 动 能（ＺＰＶＥ）校 正，自 洽 场 （ＳＣＦ）迭 代 收 敛 的 阈 值设置为 １×１０－５ Ｈａ（１ Ｈａ＝２６２５．５ｋＪ?ｍｏｌ）， Ｓｍｅａｒｉｎｇ收敛精度设置为０．０１ Ｈａ。
《金属有机框架MIL-100(Fe)的结构与界面调控及其光芬顿性能研究》范文
《金属有机框架MIL-100(Fe)的结构与界面调控及其光芬顿性能研究》篇一一、引言金属有机框架（MOFs）作为一种新型的多孔材料，因其独特的结构特性和良好的化学稳定性，近年来在催化、吸附、分离和光电等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，MIL-100(Fe)作为一种典型的MOFs材料，其结构与界面调控及其光芬顿性能研究具有重要的科学意义和应用价值。
本文将重点探讨MIL-100(Fe)的结构特性、界面调控方法以及其光芬顿性能的研究进展。
二、MIL-100(Fe)的结构特性MIL-100(Fe)是一种具有三维立方结构的MOFs材料，其骨架由铁离子与有机连接基团配位而成。
该材料具有较高的比表面积和丰富的活性位点，使其在催化、吸附和分离等领域具有广泛的应用前景。
MIL-100(Fe)的结构特性主要表现在以下几个方面：1. 骨架结构：MIL-100(Fe)的骨架由铁离子与有机连接基团通过配位键连接而成，形成三维立方结构。
这种结构赋予了MIL-100(Fe)较高的比表面积和良好的化学稳定性。
2. 活性位点：MIL-100(Fe)的活性位点主要来自于铁离子和有机连接基团的配位作用，这些活性位点在催化反应中起到关键作用。
3. 孔道结构：MIL-100(Fe)具有丰富的孔道结构，有利于分子在其中的传输和扩散，从而提高其催化、吸附和分离性能。
三、MIL-100(Fe)的界面调控界面调控是提高MIL-100(Fe)性能的重要手段。
通过调控界面性质，可以优化MIL-100(Fe)的催化性能、吸附性能和分离性能。
常见的界面调控方法包括表面修饰、负载其他催化剂或光敏剂等。
1. 表面修饰：通过在MIL-100(Fe)表面引入其他基团或分子，可以改变其表面性质，提高其催化活性和选择性。
例如，可以通过引入羟基、氨基等基团，提高MIL-100(Fe)的亲水性和稳定性。
2. 负载其他催化剂或光敏剂：将其他催化剂或光敏剂负载在MIL-100(Fe)上，可以拓宽其应用范围和提高其性能。
金属有机骨架材料mil-100(fe)的制备及其应用
金属有机骨架材料mil-100(fe)的制备及其应用金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子或原子与有机配体通过配位键组成的晶态材料。
MOFs具有高度有序的多孔结构，具有超大的比表面积和孔体积，可以在吸附、催化、气体存储等领域展示出卓越的性能。
其中，MIL-100(Fe)是一种由三嗪酸配体和铁离子组装而成的MOF材料。
以下将介绍MIL-100(Fe)的制备方法及其应用。
制备方法：MIL-100(Fe)的制备方法较为简单，可以通过水热合成的方法进行。
具体步骤如下：1. 将FeCl3·6H2O与1,3,5-三(对羧基苯基)三嗪(即BTC)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水混合溶剂中进行反应。
2. 将混合溶液转移到高压反应釜中，在150-200°C的温度下反应数小时。
3. 反应结束后，将样品进行过滤、洗涤和干燥，获得MIL-100(Fe)。
应用：1. 气体吸附与分离：MIL-100(Fe)具有较高的气体吸附能力和选择性，可以应用于气体分离和储存领域。
例如，MIL-100(Fe)可以用于CO2的吸附和分离，从而实现二氧化碳的捕获和储存。
2. 催化反应：由于其多孔结构和可调控的活性位点，MIL-100(Fe)在催化领域也有广泛的应用。
例如，MIL-100(Fe)可以作为催化剂用于有机反应，如还原反应、氧化反应等。
3. 药物释放：MIL-100(Fe)的多孔结构可以用来封装药物，并实现控制释放。
研究表明，MIL-100(Fe)可以有效地封装抗癌药物，并通过改变温度或pH值等条件来实现药物的缓慢释放，从而提高药物的治疗效果。
4. 电池材料：MIL-100(Fe)可以用于电池电极材料或电池分离膜材料的制备。
其高度有序的多孔结构可以提供更多的电子传输路径，从而提高电池的性能。
5. 水处理：MIL-100(Fe)还可以用于水处理领域，如吸附和去除水中的有机污染物或重金属等。
Fe_铁氧化物表面结合铁系统还原有机污染物的研究进展
第24卷 第1期2009年1月地球科学进展ADVANCES I N E ART H SC I ENCEVol.24 No.1Jan.,2009文章编号:100128166(2009)0120025208Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统还原有机污染物的研究进展3李 俊,谢 丽3,盛 杰,栾富波,周 琪(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092)摘 要:在土壤和沉积物的自然厌氧环境中,铁氧化物可被铁还原菌等微生物异化还原产生 铁氧化物是土壤、沉积物和水相颗粒物中最丰富、也是最重要的矿物组成之一。
在厌氧自然环境中,铁氧化物作为终端电子受体可被铁还原菌等微生物异化还原,生成Fe(Ⅱ)[1,2]。
同时,铁氧化物表面存在吸附、台阶、空位和扭折位点[3],能够吸附络合Fe(Ⅱ)并与其发生复杂的交互反应。
1995年,Klausen等[4]研究发现Fe(Ⅱ)和铁氧化物共存的水溶液体系可以还原硝基苯类化合物,并把Fe(Ⅱ)/铁氧化物这一体系称为表面结合铁还原系统。
更多的研究表明,Fe(Ⅱ)可以与磁铁矿、针铁矿、纤铁矿、赤铁矿等铁氧化物[2,5]以及绿锈[6]、黄铁矿[7]、蒙脱石、粘土、硅酸盐水泥和钢渣等多种含铁矿物结合还原转化卤代烃[8,9]、杀虫剂[10]、消毒副产物[11]、硝基芳香化合物[4,12]等多种有机污染物。
这类带有表面电荷并含有变价元素的铁氧化物是自然界中典型存在的天然活性物质,具有良好的表面吸附与氧化还原等活性,不仅对有机物的转化降解具有催化作用,而且可使一些有毒有害有机物发生还原转化。
许多含氯、含硝基的有机污染物,通常具有强烈的生物毒性,难以直接被微生物利用和转化,并且它们大多具有持久性,能够长距离迁移并通过食物链富集,最终危害人体健康。
利用自然界中广泛存在的天然矿物等非生物还原系统为有机污染物的非生物转化提供了新的途径,非生物转化此类有机污染物正成为目前研究的热点。
因此,研究Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统与有机污染物之间的界面反应,进而揭示污染物在环境地球中的赋存状态和迁移转化规律,对有机污染物的还原降解和污染环境修复具有重要的指导意义。
吸附剂表面微结构与吸附性能关系的研究
吸附剂表面微结构与吸附性能关系的研究吸附剂是一种常见的材料，具有吸附污染物的能力，是环保领域的重要工具之一。
吸附剂的吸附性能受到表面微结构的影响，因此研究吸附剂表面微结构与吸附性能关系具有重要的理论意义和实际应用价值。
一、吸附剂表面微结构的研究方法吸附剂表面微结构的研究方法主要有电镜、X射线衍射和拉曼光谱等方法。
其中电镜可以观察到吸附剂的表面形貌和粒径大小；X射线衍射可以研究吸附剂的晶体结构和晶粒大小；拉曼光谱可以分析吸附剂的化学成分和结构。
二、表面微结构对吸附性能的影响吸附剂表面微结构对吸附性能的影响主要表现为以下几个方面。
1. 比表面积吸附剂的比表面积越大，吸附性能越好。
比表面积与吸附剂的表面微结构密切相关，表面微结构越复杂，比表面积越大。
2. 孔径大小分布吸附剂的孔径大小分布对吸附性能有很大的影响。
孔径大小决定了吸附剂对不同大小分子物质的吸附能力，同时也影响了吸附剂内部的物质传递和扩散。
3. 热力学性质吸附剂表面的化学成分和结构对热力学性质有很大的影响，包括吸附剂表面的电子亲合性、化学键强度和配位数等，这些参数决定了吸附剂对不同物质的亲和力以及吸附剂的选择性。
三、表面微结构优化对吸附性能的提升优化吸附剂表面微结构是提升吸附性能的有效方法。
常用的表面微结构优化方法包括改变孔径大小和分布、表面修饰和掺杂等。
1. 改变孔径大小和分布通过调整制备条件，可以改变吸附剂的孔径大小和分布，从而提升吸附剂对目标物质的吸附性能。
例如，可以通过添加模板剂或调整煅烧温度来调控孔径大小和分布。
2. 表面修饰表面修饰是一种常用的优化吸附剂表面微结构的方法。
通过在吸附剂表面引入不同官能团，可以改变吸附剂表面的电子亲和性和酸碱性质，从而提升吸附剂的选择性。
3. 掺杂在吸附剂中掺杂其他元素也是一种改变吸附剂表面微结构的方法。
掺杂可以改变吸附剂晶体结构和电子结构，从而影响吸附剂的性能。
例如，把Fe3O4掺杂到无机吸附剂中，可以增加吸附剂的磁性，提高其回收效率。
fH2分子在LaFeO3 (100)表面吸附的第一性原理研究
H2分子在LaFeO3 (100)表面吸附的第一性原理研究1.引言目前，在新能源开发领域中，具有能量转化率高、污染小等特点的燃料电池已成为人们的研究热点之一[0]。
根据使用的电解质，将燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池等几大类。
其中固体氧化物燃料电池(SOFC) 具有发电效率高、燃料使用面广、采用全固态陶瓷结构、不存在电解质损耗和电极腐蚀、适于模块化设计等优点,是一种很有发展前景的燃料电池[1]。
固体氧化物燃料电池阴极材料必须具备在氧化环境中保持稳定,有足够高的离子、电子电导率,与固体电解质热膨胀匹配,以及良好的催化活性等特点[2]。
因此,符合上述要求的钙钛矿结构(ABO3型)氧化物成为目前研究的重点。
2004年日本学者Esaka等首次报道了钙钛型氧化物ACe1-x MO3-δ (A = Sr，Ba；M = 稀土元素)材料用作镍氢电池负极的探索性研究，并获得了119mAh/g的放电容量[3 ]。
2008年至今，四川大学陈云贵等对La1-x Sr x MO3（M=Fe, Cr; x=0~0.4）体系的氧化物作为镍氢电池负极材料进行了初步研究[5-7 ]，结果表明，与传统储氢合金相比，该材料电极活化性能优良，电极放电容量随温度升高（T = 25 ~ 80o C）而显著增加，80o C时最大放电容量达到626mAh/g，并表现出良好的循环稳定性。
上述初步研究结果表明，在碱性溶液中ABO3氧化物作为电极材料不仅具有电化学反应活性且放电容量较高，而且其电化学储氢现象具有一定的普遍性，因此利用ABO3氧化物作为镍氢电池新型负极材料不仅具有可行性，而且其低成本、易活化、高的放电容量和良好的化学稳定性使其今后有可能应用于高能镍氢电池，因而极具潜在和重要的应用价值。
2.模型与计算方法本文模型采用广泛用于各种表面计算的slab模型。
LaFeO3（100）表面分为两种，Model Ⅰ为表面终止原子为Fe和O的表面，Model Ⅱ为表面终止原子为La和O的表面。
重金属离子吸附材料的研究进展
重金属离子吸附材料的研究进展张雪彦;金灿;刘贵锋;霍淑平;孔振武【摘要】综述了以无机吸附材料(碳质类、矿物类和金属氧化类)、高分子吸附材料(人工合成高分子材料和天然高分子材料)和复合型吸附材料(有机/有机型、有机/无机型和无机/无机型)为代表的重金属离子吸附材料的结构特征和吸附性能.重点介绍了离子选择性吸附材料(螯合型吸附材料和离子印迹型吸附材料)和可降解生物质基离子吸附材料(纤维素、壳聚糖、木质素和农林废弃物)等新型重金属离子吸附材料的研究进展,同时展望了重金属离子吸附材料的发展方向.【期刊名称】《生物质化学工程》【年(卷),期】2017(051)001【总页数】8页(P51-58)【关键词】重金属离子;吸附材料;选择性吸附;可降解【作者】张雪彦;金灿;刘贵锋;霍淑平;孔振武【作者单位】中国林业科学研究院林产化学工业研究所;中国林业科学研究院林产化学工业研究所;中国林业科学研究院林产化学工业研究所;中国林业科学研究院林产化学工业研究所;中国林业科学研究院林产化学工业研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ424;TQ35我国水体重金属污染问题日益严重，汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)等重金属离子含量超标的废水通过水体、土壤、食物链等进入生物体内并不断富集，给人类健康和社会发展造成严重危害[1-2]。
2015年，我国正式颁布并启动《水污染防治行动计划》，标志着我国对水污染问题的整治进入战略性阶段。
如何降低和消除重金属离子污染并有效回收重金属资源是当今社会面临的重要问题。
去除重金属离子的主要方法包括化学沉淀法、电解法、反渗透法、离子交换法、膜分离法等[3]。
然而，这些方法均存在不足之处，如化学沉淀法和电解法不适用于处理低浓度重金属离子废水，难以将重金属离子浓度控制在废水排放标准以内，且处理过程中还会产生大量污泥造成其他污染；且电解法耗电量大，处理废水成本高；离子交换法和膜分离法处理效果较好，但受水中杂质、处理环境等因素的影响较大，且后期维护成本较高。
基态铁离子的价电子排布图
基态铁离子的价电子排布图Fe（铁）元素位于第八周期，原子序数26，元素符号Fe。
它是稀有元素之一，也是一种重要的金属元素，在地球表面上占据了约5.6%的含量。
在一般地球表面环境中，铁的氧化物形式为氧化铁，在水中其还原态为铁离子。
由于其重要性，人们有必要对其结构以及电子排布等进行研究。
对铁离子的研究可以说是电子结构理论的基础，电子结构理论也是电子排布图的核心内容。
因此，绘制基态铁离子的电子排布图，并以此为标题，写一篇3000字的文章，成为了当今科学家们重要的任务。
关于铁离子的电子排布，需要了解其原子结构，以及构成其电子排布的原子电子态，电子轨道跃迁等。
首先，原子结构：铁离子一共有八个电子，它们围绕原子核在电子能级中构成了1s、2s、2p、3s、3p和3d6等6个轨道。
其中，1s轨道放置2个电子，2s轨道放置2个电子，2p轨道放置6个电子，3s轨道放置2个电子，3d轨道放置6个电子，3p轨道放置2个电子，这样就将八个电子分布在各个轨道上。
其次，电子排布可以定义为每个电子所占据的原子电子态和电子轨道跃迁：基态铁离子的每个电子都占据了某一电子能级的某一电子态，比如1s2、2s2、2p6、3s2、3p6、3d6等6个轨道，2s2表示2s 轨道上有2个电子，3p6表示3p轨道上有6个电子，以此类推。
每个轨道分布的电子状态，有可能需要电子跃迁，使各轨道分布的电子有机会向外跃迁，从而改变原子的电子态，进而影响原子的性质。
绘制基态铁离子的电子排布图是一件需要相当耐心和精细的工作，其过程如下：首先，根据得到的原子结构，将各轨道表示为符号，同时将其中的电子数也标明出来；接着，利用计算机软件绘制各个轨道的形状，并根据电子的数量，给每个轨道添加符号，绘制出基态铁离子的电子排布图；最后，分析基态铁离子的电子排布图，进而得出相关结论。
以上就是对基态铁离子的价电子排布图的详细研究，从原子结构到电子排布，以及绘制基态铁离子的电子排布图的过程，综上所述可以看出，绘制基态铁离子的价电子排布图，是非常有必要、也非常具有意义的一项工作，它可以提供一种方法，让我们更加深入地理解金属元素的电子结构，以及它们在物理性质上的影响，从而帮助科学家更好地研究金属元素的性质。
《金属有机框架MIL-100(Fe)的结构与界面调控及其光芬顿性能研究》范文
《金属有机框架MIL-100(Fe)的结构与界面调控及其光芬顿性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，多孔材料已成为当前研究的热点之一。
其中，金属有机框架（MOFs）因其独特的结构与性能在诸多领域中展现出了广泛的应用前景。
MIL-100(Fe)作为一种典型的MOFs材料，其结构与性能的深入研究对于拓展其应用范围具有重要意义。
本文旨在探讨MIL-100(Fe)的结构与界面调控，并对其光芬顿性能进行详细的研究分析。
二、MIL-100(Fe)的结构特征MIL-100(Fe)属于金属有机框架中的一种，具有三维骨架结构，主要由铁离子与有机配体相互连接而成。
其结构中包含丰富的孔道，为离子传输和分子扩散提供了良好的通道。
此外，MIL-100(Fe)的骨架具有较高的稳定性，能够在一定程度上抵抗外界环境的干扰。
三、界面调控技术界面调控技术是提高MIL-100(Fe)性能的重要手段。
通过引入不同的官能团或掺杂其他金属离子，可以调整MIL-100(Fe)的电子结构和表面性质，从而优化其光芬顿性能。
例如，引入含氮官能团可以增强材料的光吸收能力，而掺杂其他金属离子则可以调节材料的电子传输性能。
此外，通过控制合成条件，可以实现对MIL-100(Fe)孔径和孔隙率的调控，进一步优化其界面性质。
四、光芬顿性能研究光芬顿反应是一种重要的氧化还原反应，MIL-100(Fe)因其独特的结构而具有良好的光芬顿性能。
在光照条件下，MIL-100(Fe)能够产生光生电子和空穴，这些光生载流子具有较高的氧化还原能力，能够参与芬顿反应并产生羟基自由基等活性氧物种。
这些活性氧物种具有很强的氧化能力，能够有效地降解有机污染物。
通过调整MIL-100(Fe)的界面性质和光吸收能力，可以进一步优化其光芬顿性能。
五、实验方法与结果分析本部分通过合成不同条件下MIL-100(Fe)样品，对其结构与性能进行表征。
利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对样品结构进行表征；通过光电流测试、电化学阻抗谱等手段评估其光芬顿性能。
金属合金的扫描隧道谱研究
金属合金的扫描隧道谱研究
扫描隧道谱（Scanning Tunneling Spectroscopy，STS）是一种
表征金属合金的电子结构和表面性质的技术。
它基于隧道效应，在金属表面上通过探针和样品之间的电流测量来分析表面电子态的能量分布和密度。
金属合金的扫描隧道谱研究可以提供以下信息：
1. 能带结构：通过测量电子能级的分布情况，可以确定金属合金的能带结构，包括能带的宽度、能带间隔和费米能级位置等。
这些信息有助于理解金属合金的导电性质和电子输运行为。
2. 表面形貌：扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）可以提供金属合金表面的原子级分辨率，
可以观察到表面形貌的微观结构、缺陷和吸附物。
3. 表面态：通过测量电子的局域态密度，可以鉴定金属合金表面的各种表面态，如吸附态、表面合金态和单原子间隙等。
这些表面态对金属合金的化学反应和催化性能具有重要影响。
4. 电子密度：通过测量隧道电流强度，可以得到各个能级的电子密度信息。
这可以用来了解金属合金的电子态密度和电子态的分布，从而推断金属合金的电子结构和化学成分。
5. 电荷转移：扫描隧道谱可以研究金属合金中的电荷转移行为，包括电荷的局域化和电荷的传输。
这有助于了解金属合金中电子的运动和电荷的重新排列过程。
总之，金属合金的扫描隧道谱研究可以提供关于金属合金的电子结构、表面形貌和表面性质的详细信息，对于理解金属合金的物理性质和化学行为具有重要意义。
铁系金属化合物电催化分解水制氧性能及机制
通过改性调控，可以优化催化剂对氧气的选择性，降低副产物的生成 ，提高制氧纯度。
优化催化剂的策略与建议
01
深入研究催化机理
进一步探究铁系金属化合物电催 化分解水制氧的反应机理，为催
化剂设计提供理论指导。
03
探索新型改性方法
尝试其他改性方法，如缺陷工程 、界面工程等，进一步挖掘铁系
金属化合物的电催化潜力。
CHAPTER 02
铁系金属化合物电催化分解 水制氧性能
电催化分解水制氧基本原理
电解水反应
电解水制氧是通过电解水分子（H2O）来生成氧气（O2）和氢气（H2）的过 程。在电解过程中，水分子在阳极被氧化生成氧气，同时释放出电子；而在阴 极，水分子被还原生成氢气，并消耗电子。
电催化剂的作用
电催化剂能够降低电解水反应的活化能，加速反应速率，并提高反应的选择性 。铁系金属化合物作为一种电催化剂，在电解水制氧过程中具有重要的作用。
02
多尺度模拟与实验验证
结合计算模拟和实验手段，从原 子尺度到宏观尺度全面评估催化
剂性能，加速优化过程。
04
拓展应用领域
将优化后的铁系金属化合物电催 化剂应用于实际电解水制氧装置 ，推动可持续能源技术的发展。
CHAPTER 05
结论与展望
本研究的主要结论
电催化分解水制氧性能研究
本研究通过系统实验和理论分析，发现铁系金属化合物在电催化分解水制氧反应中表现出优异的催化活性，能够有效 降低制氧过电位，提高能量转化效率。
铁系金属化合物电催 化分解水制氧性能及 机制
汇报人： 2023-11-25
目录
• 引言 • 铁系金属化合物电催化分解水制氧性能 • 铁系金属化合物电催化分解水制氧机制 • 铁系金属化合物电催化剂的改性与优化 • 结论与展望
铁和铜异质金属协同作用促进电催化氧还原动力学
铁和铜作为两种常见的金属材料，在电催化氧还原反应中具有协同作用，可以有效提高反应的动力学性能。
本文将从铁和铜的物理性质、化学性质以及电催化氧还原反应机理等方面进行探讨，旨在深入了解铁和铜在电催化领域中的协同作用机制。
一、铁和铜的物理性质铁是一种常见的金属材料，具有较高的导电性和导热性。
铁的原子序数为26，原子量为55.845，密度为7.874g/cm³，熔点为1535°C。
铁的晶体结构为面心立方结构，具有良好的机械性能和磁性能。
铁在自然界中广泛存在，是地壳中含量最丰富的金属元素之一。
铜也是一种常见的金属材料，具有优良的导电性和导热性。
铜的原子序数为29，原子量为63.546，密度为8.96g/cm³，熔点为1083°C。
铜的晶体结构为面心立方结构，具有良好的变形加工性能和耐腐蚀性能。
铜是一种重要的工业原料，被广泛应用于电气、通信、建筑等领域。
二、铁和铜的化学性质铁在常温下容易氧化，生成氧化铁。
铁还能与酸、碱等物质发生化学反应，具有一定的活性。
铁的化合价有+2和+3两种，可以形成Fe2+和Fe3+离子。
Fe2+和Fe3+离子在电催化氧还原反应中具有重要作用。
铜在常温下不易氧化，但在高温下能与氧发生反应生成氧化铜。
铜的化合价有+1和+2两种，可以形成Cu+和Cu2+离子。
Cu+和Cu2+离子在电催化氧还原反应中同样起到重要作用。
三、电催化氧还原反应机理电催化氧还原反应是一种重要的电化学反应，也是燃料电池和金属空气电池等能源技术中的关键步骤。
在电催化氧还原反应中，氧分子在电催化剂的作用下发生还原反应，生成水。
电催化氧还原反应的机理包括氧分子在电极表面的吸附、电子转移、反应过渡态的形成等多个步骤。
铁和铜作为常见的金属电催化剂，在氧还原反应中具有协同作用。
铁和铜的离子在电极表面能够提供活性位点，促进氧分子的吸附和反应过程。
铁和铜的导电性和导热性能，也能够加速反应的进行，提高反应速率。
金属氧化物材料的光催化性能研究
金属氧化物材料的光催化性能研究1. 引言金属氧化物作为一类重要的功能材料，在光催化领域具有广阔的应用前景。
随着环境污染日益严重和清洁能源需求的增加，光催化材料的研究引起了人们的广泛关注。
光催化材料的性能主要受到其光吸收、电子转移和表面反应等因素的影响，而金属氧化物材料由于其丰富的能带结构和物理化学性质，成为研究的热点。
2. 光催化机理金属氧化物材料的光催化机理可以通过光生电子和空穴的产生、迁移和回复过程来解释。
金属氧化物材料一般具有较大的能带隙，能够吸收紫外光和可见光，激发电子从价带跃迁至导带，形成电子空穴对。
光生电子和空穴的迁移通常发生在表面活性位点上，并与吸附的气体或溶液中的反应物发生反应，产生氧化还原反应，完成催化过程。
3. 金属氧化物材料的光吸收性能金属氧化物材料的光催化性能与其光吸收能力密切相关。
金属氧化物材料的能带结构和禁带宽度决定了其对不同波长光的吸收能力。
一些金属氧化物材料如氧化钛具有较宽的能带隙，只能吸收紫外光，限制了其在可见光范围内的催化活性。
因此，研究者通过掺杂或结构调控的方法来改变金属氧化物材料的能带结构，提高其光吸收性能，从而提高催化活性。
4. 金属氧化物材料的电子转移性能金属氧化物材料的电子转移过程包括电子－电子复合和电子传输。
在光照下，金属氧化物材料中的光生电子会与空穴发生复合，产生短寿命的激发态，这对催化反应是不利的。
因此，研究者通过引入电子传输材料或改变材料的电子结构，可以提高金属氧化物材料的电子转移效率，减少电子－电子复合，提高催化活性。
5. 金属氧化物材料的表面反应性能金属氧化物材料的表面反应包括吸附、解离和表面导电等过程。
光催化过程中，金属氧化物材料的表面活性位点可以吸附气体或溶液中的反应物，发生氧化还原反应。
因此，金属氧化物材料的表面反应性能对其催化活性至关重要。
研究者通过调控材料的晶面结构、表面缺陷和表面态密度等因素，可以改善金属氧化物材料的表面反应性能，提高催化活性。
铁基金属有机骨架材料(Fe-MOFs)简介
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常见应用
储气
Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 5042–5046
精选可编辑ppt
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211 10
常见应用
储氢
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211
精选可编辑ppt
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发展绿色简单MOF材料
展望
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致谢
感谢老师和各位同学的聆听 欢迎批评指正！
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共价键以及电子给体和受体之 强烈的荧光、变色和电化学信号
间的相互作用，与合适的客体
分子结合
Anal. Chem. 2015, 87, 10635−10641
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总结与展望
尽可能多的暴露Fe活性位点
表面LAS多，传质能力好
强烈的荧光、变色和电化 学信号
总结
修饰基团，调节框架 结合电极材料，改善电导率
在有机溶剂和水中呈现良好的稳定性
Pearson酸 碱理论
Lewis酸 （Fe(III)） Lewis碱（有机配体）
Fe的优势
Fe自然界丰富的含量、Fe的低毒性 使其在各种MOF材料中脱颖而出。
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材料的研究背景
Fe-MOF材料的种类
MIL系列
MOF-n系列
CID系列
PCN系列
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主要合成方法
微波辐射加热法（ Microwave Irradition）
原理
电荷分布不均的小分 子迅速吸收电磁波而使其 产生高速转动和碰撞，从 而极性分子随外电场变化 而摆动并产生热效应，使 反应物的温度在短时间内 迅速升高。
H_2分子吸附在LaFeO_3(100)表面的储氢性能研究
H_2分子吸附在LaFeO_3(100)表面的储氢性能研究碱性溶液中ABO<sub>3</sub>氧化物作为电极材料不仅电化学反应活性和放电容量较高，而且其电化学储氢现象具有一定的普遍性，因此利用ABO<sub>3</sub>氧化物作为镍氢电池新型负极材料不仅具有可行性，而且其低成本、易活化、高的放电容量和良好的化学稳定性使其今后有可能应用于高能镍氢电池，因而极具潜在和重要的应用价值。
钙钛矿型氧化物LaFeO<sub>3</sub>作为镍氢电池负极材料，人们对其是以质子还是原子态形式吸氢，以及吸氢后元素价态的变化等问题上存在较大的差异。
因此，采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了H<sub>2</sub>分子在LaFeO<sub>3</sub>（100）晶面以及O 空位缺陷的LaFeO<sub>3</sub>（100）晶面的吸附情况。
第三章，采用第一性原理方法研究了H<sub>2</sub>分子分别在两种LaFeO<sub>3</sub>（100）晶面的表面吸附。
通过计算分析LaFeO<sub>3</sub>（100）/H<sub>2</sub>体系的最佳吸附位置、吸附能、解离能和电子结构发现，在表面终止原子为Fe和O的LaFeO<sub>3</sub>（100）晶面穴位吸附最稳定。
吸附的最稳定结构中H原子分别趋于两个O原子的顶位，形成两个-OH基，吸附能为2.139eV，属于强化学吸附。
此时H<sub>2</sub>分子与晶面的作用主要源于表层O原子与H原子之间的作用，O与H之间形成共价键，其键长为0.971。
金属元素掺杂α-Fe(N)体系的电子结构及力学性能的第一性原理计算
金属元素掺杂α-Fe(N)体系的电子结构及力学性能的第一性原理计算刘香军;杨吉春;贾桂霄;杨昌桥;蔡长焜【摘要】基于第一性原理研究M(M=Ti,V,Cr,Mn,Co和Ni)掺杂α Fe(N)的结合能、电子结构及力学性能.计算结果表明,Ti和V优先占据晶胞的顶角位置,Cr和Mn优先占据晶胞的体心位置,Co和Ni与N不相邻时结构最稳定.Ti与V的掺杂加强了晶胞的稳定性,Cr,Mn与Ni的掺杂削弱了晶胞的稳定性,Co的掺杂不影响晶胞的稳定性.这些过渡金属在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M3d,Fe4s3p3d与N2p.与纯α-Fe体系相比,掺杂体系刚性均变强,经计算可得α-Fe(N)-V体系的弹性模量E、剪切模量G和体积模量B均为最大值,即掺杂V可显著提高材料的力学性能,V是最有效的固氮元素,与高氮钢冶炼的实验结果相吻合.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)009【总页数】6页(P72-77)【关键词】第一性原理;高氮钢;电子结构;弹性常数【作者】刘香军;杨吉春;贾桂霄;杨昌桥;蔡长焜【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学工业技术研究院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TG146N对钢材性能有着显著的影响，如强度、硬度均随N含量的增加而提高，韧性却不降低[1]。
同时N还能提升高氮钢的抗摩擦、抗腐蚀能力[2-4]。
由于常压下N 在钢液中的溶解度很低[5]，通常采用高压充氮[6]和添加固溶金属氮化物的方法[7-9]来提高N在钢中的溶解度。
但高压充氮对设备的要求高、成本大，因此添加固溶金属氮化物(如Cr, Mn, Mo和V等的氮化物)来提高钢中氮含量是一种经济合理的有效方法。
materials studio计算金属表面能及在电镀中的应用
materials studio计算金属表面能及在电镀中的应用materials studio计算金属表面能及在电镀中的应用在电子、机械、航空航天等领域,通常需要对化学活性相对较高的金属表面进行改性,通过电镀方法在这些活性金属表面构建化学惰性较高且具有一定功能性质的镀层是表面改性常使用的一种方法。
对于不同金属表面改性,所选择的改性金属镀层的依据是常常困扰研究人员的难题。
materials studio软件是基于第一性原理,在分子/原子尺度研究不同类型材料的结构和性质,已广泛应用于材料、化学、凝聚态物理、生物和制药等领域。
在本论文中,采用materials studio软件对au、cu、ni和fe晶体进行体结构优化,并对这些晶体的不同晶面切割,并进一步结构优化计算不同晶面的表面能。
同时,基于第一性原理,设置相应的表面弛豫层,计算了各晶面的电子态密度。
计算结果表明,au、cu和ni在(111)晶面表面能最低,而fe则在(211)晶面表面能最低。
通过比较这四种金属的表面能,发现au、cu、ni和fe的表面能依次升高,说明这四种稳定性依次降低。
通过计算证实,在cu表面电镀au镀层、在fe表面电镀ni镀层均能提高相应镀件的化学稳定性。
在电镀工艺方面,本论文详细研究了一种新的无氰镀金工艺。
首先制备了一种无氰水溶性金(ⅰ)盐,通过不同的测试方法和表征手段,获得了这种新物质的结构,该结构为复合络合结构,在水溶液体系具体很高的稳定性。
研究了应用该水溶性金盐的无氰电镀工艺,测试了镀液和镀层性能,通过与传统的氰化物镀金体系对比,在镀液稳定性和电流密度范围、镀层质量方面均具有相同或相近的性能。
研究了在fe表面的镀镍的工艺过程,并对镀层结构和性能进行了测试。
通过对铜表面电镀金前后镀件的硝酸蒸汽试验发现,电镀前铜基底存在严重腐蚀现象,而电镀金后则完全没有腐蚀发生,说明通过金镀层的表面改性后镀件的化学稳定性得到了提高。
通过materials studio计算结果表明,金和铜的最低能量晶面(111)面的表面能分别为0.790和1.367j/m~2,从微观上说明了硝酸蒸汽试验结果的依据。
fe元素的xps分峰
fe元素的xps分峰X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，简称XPS）是一种常用的表面分析技术，可以用来研究材料的化学组成、电子结构以及表面性质等。
在XPS谱图中，元素的分峰位置和峰形可以提供关于元素的化学状态和电子结构的信息。
本文将以Fe元素的XPS分峰为例，介绍XPS谱图的解读方法。
Fe元素的XPS谱图通常包含两个主要的分峰，即Fe 2p和Fe 3p分峰。
其中，Fe 2p分峰是最常见的，其分为两个子峰，分别对应于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2。
Fe 2p3/2分峰的峰位通常在710-720 eV之间，而Fe 2p1/2分峰的峰位则在720-730 eV之间。
这两个分峰之间的能量差称为分裂能（splitting energy），通常为10-15 eV。
Fe 2p分峰的峰形可以提供关于Fe元素的化学状态的信息。
在Fe 2p3/2分峰的高能侧，通常会出现一个峰肩，对应于Fe的氧化态。
这个峰肩的峰位通常在724-730 eV之间，可以用来判断Fe元素的氧化程度。
在Fe 2p1/2分峰的高能侧，也会出现一个峰肩，对应于Fe的氧化态。
这个峰肩的峰位通常在734-740 eV之间。
通过分析这些峰肩的峰位和峰形，可以确定Fe元素的氧化态。
除了Fe 2p分峰，Fe元素的XPS谱图中还会出现Fe 3p分峰。
Fe 3p 分峰通常在50-70 eV之间，其峰位和峰形可以提供关于Fe元素的电子结构的信息。
在Fe 3p分峰的高能侧，通常会出现一个峰肩，对应于Fe的金属态。
这个峰肩的峰位通常在55-65 eV之间。
通过分析这个峰肩的峰位和峰形，可以确定Fe元素的电子结构。
Fe元素的XPS分峰还可以用来研究Fe元素的表面性质。
例如，当Fe元素与其他元素形成化合物时，其XPS分峰的峰位和峰形会发生变化。
通过比较不同化合物的XPS谱图，可以研究Fe元素与其他元素的相互作用。
总之，Fe元素的XPS分峰可以提供关于Fe元素的化学状态、电子结构以及表面性质的信息。
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中南大学
研究生学位论文选题报告
（学位论文工作计划）
题目名称：金属Fe表面及分子吸附的电子结构研究
姓名：
学号：
攻读学位：硕士
学科专业：电子科学与技术
学院：物理科学与技术学院
所在教研室：
指导教师：
填写日期：2007年12月
（选题报告由研究生填写，原件交研究生助理处）
2007年12月15日
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。
（附主要参考文献）
三、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括在哪个实验室进行试验，主要的仪器设。