本文選題：堿金屬過氧化物 + 超氧化鈉��； 參考：《東北師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：同一種物質(zhì)有著不同的晶體結(jié)構(gòu),由于結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),所以不同的結(jié)構(gòu)對其材料的性能有較大的影響。在此基礎(chǔ)上,對結(jié)構(gòu)相變及其相變機(jī)理的研究在地球科學(xué)、材料科學(xué)和化學(xué)物理等許多領(lǐng)域都具有重要意義。壓力作為除了溫度外的另一一維條件,對于物質(zhì)的各種物理和化學(xué)性質(zhì)都有著不用程度的影響。壓力作用于物質(zhì)上,可以有效減小物質(zhì)中原子或分子間的距離,對物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)及其電子軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制。高壓相變是物質(zhì)在高壓環(huán)境下產(chǎn)生的相變。由于在高壓作用下,原子間距縮短,由電子和點(diǎn)陣的相互作用引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定性,進(jìn)而導(dǎo)致物質(zhì)內(nèi)部能量狀態(tài)發(fā)生變化。在高壓或高溫高壓條件下,晶體結(jié)構(gòu)、物質(zhì)中原子排列及電子結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化,并伴隨著物理性質(zhì)的變化,例如從絕緣體變?yōu)榻饘佟Ⅲw積和電阻發(fā)生很大程度改變等,這種現(xiàn)象稱為高壓相變。本論文采用第一性原理計(jì)算了高壓下堿金屬(Li,Na,K和Rb)過氧化物及超氧化鈉的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì),主要工作有:(1)采用第一性原理在0~100 GPa高壓下對堿金屬過氧化物的結(jié)構(gòu)相變、晶格動(dòng)力學(xué)和電子性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算及討論。該工作預(yù)測了Li2O2、Na2O2、K2O2和Rb2O2的一級相變壓力點(diǎn)分別為84、28、7和6 GPa,說明一級相變壓力隨著堿金屬電負(fù)性的減小而減小。這些預(yù)測的高壓相均具有熱力學(xué)穩(wěn)定性,不會分解為堿金屬氧化物和O2或者堿金屬和O2。同時(shí),在所研究的壓力范圍內(nèi)過氧根(O22-)始終保持不變。聲子計(jì)算也證實(shí)了這些結(jié)構(gòu)具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性,堿金屬過氧化物的帶隙隨著壓力的增大而增大。(2)采用第一性原理在0~20 GPa高壓下對超氧化鈉的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算和討論。研究發(fā)現(xiàn)正交晶系空間群為Pnnm的常壓結(jié)構(gòu)在4.6 GPa壓力下相變?yōu)榱硪粋�(gè)正交晶系的Immm結(jié)構(gòu),并且隨后在6.7 GPa相變?yōu)樗姆骄档腜4/mbm結(jié)構(gòu)。高壓引起的相變主要由多面體的密堆積和更高的配位數(shù)具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致。超氧根(O2-)在整個(gè)研究的壓力范圍內(nèi)保持了不變。電子能帶和態(tài)密度展示了這些結(jié)構(gòu)都具有半金屬磁性。
[Abstract]:The same material has different crystal structure, because the structure determines the property, so the different structure has great influence on the properties of the material. On this basis, the study of structural phase transition and its mechanism is of great significance in many fields such as earth science, material science and chemical physics. As a one-dimensional condition besides temperature, pressure has no effect on the physical and chemical properties of matter. The pressure acting on the matter can effectively reduce the distance between atoms and molecules, and modulate the crystal structure, energy band structure and electron orbital structure of the matter. High pressure phase transition is the phase transition of matter under high pressure environment. Due to the reduction of the atomic distance under high pressure, the instability of the system caused by the interaction between electrons and lattice leads to the change of the internal energy state of the matter. Under high pressure or high temperature and high pressure, the crystal structure, atomic arrangement and electronic structure in matter will change, accompanied by changes in physical properties, such as changing from insulator to metal, volume and resistance, etc. This phenomenon is called high pressure phase transition. In this paper, the structure and electronic properties of the alkali metal Li-nai K and RB) peroxides and the superoxide sodium under high pressure are calculated by first principle. The main work includes the structure phase transition of the alkali metal peroxides at 0 ~ 100 GPa high pressure by using the first principle. Lattice dynamics and electronic properties are calculated and discussed. The first order phase transition pressure of Li _ 2O _ 2, Na _ 2O _ 2, K _ 2O _ 2 and Rb2O2 is 844 ~ 28 ~ 7 and 6 GParespectively, which indicates that the first-order transition pressure decreases with the decrease of electronegativity of alkali metals. These predicted high-pressure phases are thermodynamically stable and will not be decomposed into alkali metal oxides and O2 or alkali metals and O _ 2. At the same time, the peroxy radical O 22) remains unchanged in the studied pressure range. The phonon calculations also show that these structures have dynamic stability. The band gap of alkali metal peroxides increases with the increase of pressure. The structure and electronic properties of sodium superoxide are calculated and discussed by first principle at 0 ~ 20 GPa high pressure. It is found that the normal pressure structure of the space group of the orthorhombic system is Pnnm at 4.6 GPa and the Immm structure of another orthorhombic system is transformed into the P4/mbm structure of the tetragonal system at 6.7 GPa. The phase transition induced by high pressure is mainly caused by the dense stacking of polyhedron and the more stable structure of the coordination number. Superoxide O _ 2) remained constant throughout the pressure range of the study. The electron band and density of states show that these structures are semimetallic magnetic.
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O611.62

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本文編號：1869669