扶手椅型石墨烯纳米带边缘的硼掺杂

利用第一性原理研究了2种边缘掺杂硼方式的扶手椅型石墨烯纳米带.结果表明：硼掺杂使得沿纳米带方向的晶格常数发生改变,并且在能带隙中出现新的能带.对于原胞中添加4个硼原子的掺杂方式（B1-7AGNR）,沿纳米带方向的晶格常数有所增加,在带隙中出现了4条能带,其中2条能带来自于硼的2pz轨道,其余2条能带主要来自于硼的2ps和2py轨道.对于原胞中添加2个硼原子的掺杂方式（B2-7AGNR）,沿纳米带方向的晶格常数有所减小,在带隙中出现了2条能带,其来自于硼的2pz轨道.     

级联结构光子晶体的滤波特性研究

将晶格常数不同的多个二维正方晶格光子晶体级联,构造一个多晶格结构光子晶体,采用时域有限差分法计算了光子晶体的传输谱图,发现总的禁带宽度比单一的正方晶格结构扩宽;在该结构中引入线、点缺陷形成波导和微腔,分析了波导中的传输特性和微腔的谐振特性。计算结果表明,级联结构对光子晶体波导通带的影响较小,各微腔相应的缺陷模的中心波长随位置不同而不同,而且缺陷峰的全高半宽值均约为0．02μm左右,品质因子约在80～200之间,可以对不同中心波长实现滤波。     

Mg2Si单轴应变的结构和电子性能

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Mg2 Si半导体沿[001]方向单轴应变下的结构、力学性质以及电子性质.计算结果表明：无应变时晶格参数和弹性常数与其他理论及实验值吻合的很好.施加应变后,其与应变方向垂直的晶格常数随应变值呈近似线性变化.通过应力-应变曲线和Born力学稳定性判据,确定了Mg2Si化合物在拉伸、压缩过程中的稳定范围和理想强度.Mg2Si的电子布居和电子态密度分析,表明Si-Mg之间的显示离子键特性,并给出了在拉伸压缩过程中Mg和Si原子轨道电子对总的态密度影响.     

氮化镓(GaN)纳米材料的制备

通过直流电弧等离子体方法制备了氮化镓纳米晶,并研究了制备的样品的基本特性。使用N2和NH3的混合气体进行反应,并对样品进行了电子显微镜扫描(SEM),X射线衍射(XRD)和Raman散射分析。试验发现,样品为纤锌矿结构,平均大小为50nm左右,晶格常数为a=3.186,c=5.174。     

一维四元嵌构式声子晶体低频禁带特性研究

根据声子晶体理论,基于层状结构在减振、隔音方面的应用可能,构造了一维四元嵌构式声子晶体模型。采用集中质量法对该系列模型的禁带进行计算,分析其声子晶体禁带变化规律。研究表明,晶格常数都为0.04m的一维二元(石灰岩/丁腈橡胶)层状声子晶体第1带隙的起始频率为12143Hz,第2带隙的截止频率为62086Hz,2个频率都很高;一维四元(石灰岩/coca31-20-50/丁腈橡胶/coca31-20-30)嵌构式层状声子晶体的第1带隙起始频率为132.1222Hz,第2带隙截止频率为534.6435Hz,2个频率都很低,这一禁带特性能够实现低频声波的控制;对于相同材料组成的一维四元嵌构式声子晶体,可以通过调节材料的组合位置、晶格常数的大小以及材料的组分比来获得不同的禁带频率带隙。     

Ni_3Ta的相稳定性和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究Ni_3Ta的四方、正交和单斜三种晶体结构的结构稳定性、弹性性质和态密度等性质。结果表明:三种晶体结构的晶格常数与实验值符合很好,其负的形成能表明Ni_3Ta具有良好的热力学稳定性;Ni_3Ta的结构稳定顺序是正交单斜四方,这三种结构均满足晶体的稳定性判据,B/G表明Ni_3Ta具有很好的延展性。     

三维复式晶格的热容研究

采用一种类似于简单晶格德拜模型的方法,研究了三维复式晶格的声频支和光频支桔波对晶格热容的影响,得到了三维复式晶格的热容表达式.在高温极限情况下,声频支和光频支格波对晶格热容都有贡献,计算结果与杜隆-珀替定律一致;在低温极限情况下,声频支格波对晶格热容有贡献,光频支格波可以忽略.     

Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的溶胶—凝胶法制备与光学性质分析

以二水合乙酸锌和四水合乙酸镁为主要原料,石英玻璃为基片,采用溶胶—凝胶法结合旋涂工艺制备Zn1-xMgxO薄膜(x=0、0.1、0.2、0.3).用XRD和分光光度计分别测量薄膜的晶体结构和透射光谱,并对所得谱线进行分析.XRD分析表明,所制备的薄膜仍保持氧化锌的六角纤锌矿结构,未发现形成MgO杂相;Zn0.7Mg0.3O薄膜沿(002)晶面具有一定的择优取向,Mg2+离子替代Zn2+离子进入ZnO晶格,使晶格常数发生变化;随Mg2+离子掺杂浓度的增加,系列样品(002)晶面衍射峰半高宽增大,平均晶粒尺寸递减,(002)晶面的晶面间距略微减小.透射光谱分析表明,随掺杂浓度增高,薄膜在可见光区域内的透光率增大,光学带隙依次增大.     

二维金属光子晶体直波导传输损耗特性研究

针对二维金属光子晶体直波导传输问题，在二维金属光子晶体中设置线缺陷构成直波导，采用时域有限差分法研究直波导的能带特性，在保持晶格常数不变时计算金属柱半径的变化对波导传输特性的影响，然后依据完整金属光子晶体的能带特性和金属光子晶体波导传输特性选择不同入射电磁波频率通过波导，进而分析金属柱光子晶体波导的传输损耗特性。计算结果表明，第2禁带中，入射波靠近上截止频率处损耗最小，传输距离最长；靠近下截止频率时，损耗逐步增加，传输距离逐步减小。     

DyFe11-xMnxTi赝三元化合物的结构和磁性

研究了Mn部分替代DyFe11Ti中的Fe对化合物结构和磁性的影响.利用真空电弧熔炼和真空热处理制备了DyFe11-xMnxTi(1.0≤x≤5.0)化合物样品.X-射线衍射和热磁曲线测量表明:用Mn部分取代DyFe11 Ti中的Fe仍保持ThMn12型结构,且具有较好的单相性;晶格常数a和单胞体积V随Mn含量的增加而增大;在DyFe7Mn4Ti化合物的热磁曲线上观察到了补偿点;随着Mn含量的增加,化合物在4.4 K温度下的饱和磁化强度逐渐减小,在某一成分点为零.而后随Mn含量的继续增加而增大.     

缺陷和变周期结构光子晶体特性研究

构建了介质柱间距变化的变周期结构以及介质柱半径线缺陷两种二维光子晶体模型,并将时域有限差分法用于其能带特性研究。数值计算结果表明,在二维正方格光子晶体结构的基础上,一定范围内逐渐增加圆介质柱之间的距离,光子晶体的禁带宽度会增大,同时禁带的中心频率偏向低频方向,而采用相邻列介质柱半径交替变化的缺陷结构,也将使光子晶体的禁带发生相应的变化。     

缺陷和变周期结构光子晶体特性研究

构建了介质柱间距变化的变周期结构以及介质柱半径线缺陷两种二维光子晶体模型,并将时域有限差分法用于其能带特性研究。数值计算结果表明,在二维正方格光子晶体结构的基础上,一定范围内逐渐增加圆介质柱之间的距离,光子晶体的禁带宽度会增大,同时禁带的中心频率偏向低频方向,而采用相邻列介质柱半径交替变化的缺陷结构,也将使光子晶体的禁带发生相应的变化。     

节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。     

结晶有机肥对土壤磷吸咐和解吸特性的影响

以不同用量的结晶有机肥处理土壤,培养１月后,研究了它们对土壤磷吸附与解吸附特性的影响。结果表明结晶有机肥能降低土壤对磷的吸附,表现为施用该肥料的土壤,磷等温吸附的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程常数减小,土壤对磷的亲和力减弱,且随着结晶肥用量的增加,这一效应更加明显。与吸附相反,结晶有机肥能促进土壤磷的解吸,土壤磷的解吸量与结晶有机肥用量呈正相关,且起始磷浓度较低时,结晶有机肥增加磷解吸的效果吏显著。此外,研     

硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

Gravitational compression of crystallized suspensions of polystyrene spheres

In a crystallized suspension of polystyrene spheres, the earth's gravitational field, acting on a vertical column of material several centimeters high, produces an elastic deformation that can be readily observed through its effect on the crystal lattice constant. This effect has been used to determine that Young's modulus for the crystalline material ranges from 1 to 3 dynes per square centimeter, depending on the concentration of spheres.     

Self-organized growth of three- dimensional quantum-Dot crystals with fcc-like stacking and a tunable lattice constant

The self-organization of pyramidal PbSe islands that spontaneously form during strained-layer epitaxial growth of PbSe/Pb1-xEuxTe (x = 0.05 to 0.1) superlattices results in the formation of three-dimensional quantum-dot crystals. In these crystals, the dots are arranged in a trigonal lattice with a face-centered cubic (fcc)-like A-B-C-A-B-C vertical stacking sequence. The lattice constant of the dot crystal can be tuned continuously by changing the superlattice period. As shown by theoretical calculations, the elastic anisotropy in these artificial dot crystals acts in a manner similar to that of the directed chemical bonds of crystalline solids. The narrow size distribution and excellent control of the dot arrangement may be advantageous for optoelectronic device applications.     

Fe掺杂SrSnO3陶瓷的制备及其特性的研究

以SrCO3、SnO2和Fe3O4为原料,采用传统固相反应法制备了Fe掺杂SrSnO3陶瓷,并借助XRD和SEM,研究了SrFexSn1-xO3的相结构、形貌及Fe掺杂量对其电性能的影响.XRD图谱表明：未经烧结的样品是混合物,随着烧结次数的增加,样品的收缩增大,成品纯度变高,XRD杂峰减少.Fe掺杂SrSnO3陶瓷中随着Fe含量从0增加到1,烧结温度逐渐降低,从1480℃下降到1200℃,其晶格常数从0.806 9 nm下降到0.773 6 nm,晶体结构没有发生明显改变.SEM图片显示,靶材晶粒随着掺杂量的增加逐渐增大,由2.09μm增加到4.93μm.     

不同物料对污染土壤中铅的钝化

通过向铅污染土壤中分别施加磷酸二氢钾、碳酸钙和硅酸钠三种物料,测定了土壤pH值、重金属铅有效态含量的变化,评价了不同物料对铅污染土壤的钝化修复效果。运用改进的BCR法对铅在土壤中的形态分析,并对修复后的土壤进行X射线衍射(XRD)分析,探讨了不同物料的作用机理。结果表明:三种物料分别在5%、5%和2%(质量比)的投加比例下,对土壤钝化修复效果最佳;三种物料均可与土壤中铅发生反应,分别生成Pb₃(PO₄)₂、PbCO₃ 和PbSiO₃等含铅矿物沉淀,促进土壤中铅的钝化;磷酸二氢钾施加后,土壤中有效态铅含量减少95.7%,可交换态铅含量减少96.1%,残渣态铅含量增加4.7倍,对土壤修复的效果最佳。     

施肥方式和土壤水分变化对秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响

为探究华北平原施肥方式和土壤水分对玉米秸秆降解特征及微生物秸秆碳利用效率的影响，从长期定位实验站采集施用9 t/hm²牛粪的有机肥和等养分含量的化肥处理(N、P、K肥)的表层土壤，将¹³C标记的玉米秸秆分别添加到2种施肥方式的土壤中，在恒湿(田间持水量(WHC)60%)和干旱胁迫(WHC 30%)条件下培养56 d，测定来源于秸秆和土壤本底的CO₂排放和微生物量碳(MBC)的动态变化，并分析微生物秸秆碳利用效率和代谢熵。结果表明:添加秸秆后，随着培养时间的延长，土壤总CO₂-C排放通量先降低后趋于稳定，土壤总MBC先增加后降低。相比恒湿条件，干旱胁迫显著降低了来源于秸秆和土壤本底(培养第1、3天除外)的CO₂-C累积排放量，却显著提高了微生物秸秆碳利用效率；培养前期(第1—7天)，干旱胁迫显著降低了土壤总MBC，但后期(第14—56天)对土壤总MBC影响不显著。恒湿条件下，施用有机肥的土壤中秸秆(培养第1天除外)和土壤本底(培养第1、3天除外)来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵均显著高于化肥处理，但在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著低于化肥处理；而干旱胁迫条件下2种施肥方式间秸秆(培养第56天除外)和土壤本底来源的CO₂-C累积排放量、微生物代谢熵和秸秆碳利用效率差异均不显著。综上，恒湿条件下，施用化肥可显著降低秸秆和土壤原有有机碳的累积矿化量，在培养第3天微生物秸秆碳利用效率显著升高，有利于秸秆碳在土壤中的固存；而在干旱胁迫下，化肥和有机肥施用均有利于秸秆碳的固存。