本文關(guān)鍵詞：含雜環(huán)有機(jī)緩蝕劑緩蝕機(jī)理及新型半導(dǎo)體材料物性的理論研究

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【摘要】：在化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域中,為了延長設(shè)備的使用壽命,常研究避免其遭受侵蝕的方法,金屬材料表面形成半導(dǎo)體型薄膜后既能保持材料的金屬特性又能防治金屬材料腐蝕,因此研究半導(dǎo)體材料的幾何結(jié)構(gòu)特點、電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)等性能可為在金屬表面防腐蝕提供理論依據(jù);此外,采用緩蝕劑也是化學(xué)工業(yè)中簡便且效果明顯的防腐蝕技術(shù),因此在諸如石油化工、鹽化工等應(yīng)用領(lǐng)域,緩蝕劑的研究也成為專門的研究方向�；谝陨媳尘�,本研究包括兩部分。第一部分研究幾種雜環(huán)有機(jī)緩蝕劑分子對銅、鋼金屬緩蝕機(jī)理;第二部分為若干新型半導(dǎo)體體相材料的物性計算。在第一部分的研究中,主要包括以下幾個方面:①通過密度泛函理論(DFT)方法對三種含肟醚基三氮唑化合物4-氯苯乙酮-O-1'-(1'.3'.4'-三氮唑)亞甲基肟(CATM)、4-氟基苯乙酮-O-1'-(1'.3'.4'-三氮唑)亞甲基肟(FATM)和3,4-二氯苯乙酮-O-1'-(1'.3'.4'-三氮唑)亞甲基肟(DATM)的分子反應(yīng)活性進(jìn)行了理論預(yù)測,得到了一系列量化活性參數(shù),包括最高占據(jù)分子軌道能量、最低空分子軌道能量、能隙差、偶極矩、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目等,并對部分參數(shù)與其緩蝕效率之間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了擬合計算分析。最后采用蒙特卡洛模擬方法給出了三種分子在鐵金屬表面吸附的平衡構(gòu)型。②采用電化學(xué)阻抗譜、線性極化電阻及動電位極化曲線方法,對2-氨基噻唑在0.5 M H2SO4及1.0 M HCl腐蝕介質(zhì)中對碳鋼的緩蝕性能進(jìn)行了測試,并通過DFT、分子中的原子的量子理論(QTAIM)、分子動力學(xué)模擬(MD)等方法對2-氨基噻唑分子與鐵原子的相互對接方式進(jìn)行了剖析。③采用不同泛函及類導(dǎo)體屏蔽模型(COSMO)溶劑效應(yīng)方法對噻吩、吡咯和呋喃分子在Fe(110)表面的吸附行為進(jìn)行了理論計算,合理解釋了如下經(jīng)驗性規(guī)律:含有O,N,S的有機(jī)緩蝕劑緩蝕效率對比中,在其它官能團(tuán)相似的情況下,含三種不同原子的緩蝕效果順序為SNO。④采用MD和DFT相結(jié)合的研究方法對3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑(DAT)和4-氨基-3-肼基-5-巰基-1,2,4-三氮唑(AHMT)在硝酸介質(zhì)中對銅的緩蝕性能進(jìn)行了理論探究,著重評估了不包含和包含色散能量修正的DFT理論對緩蝕劑吸附構(gòu)型的影響,最后模擬了腐蝕介質(zhì)粒子H3O+在緩蝕劑膜層中的擴(kuò)散行為,并提出了合理的吸附與緩蝕機(jī)制。第二部分主要通過第一性原理計算方法,研究了Cd X(X=S/Se/Te)、Cd Rh2O4、β-Ag MO2(M=Al/Ga)半導(dǎo)體材料的幾何結(jié)構(gòu)特點及其電子結(jié)構(gòu)、彈性及光學(xué)等性能。著重進(jìn)行了能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、差分電荷密度等分析,并給出了內(nèi)聚能、帶隙、德拜溫度、各向異性系數(shù)、折射率、介電常數(shù)等常規(guī)性參數(shù),所得結(jié)果與實驗值及其它理論計算值進(jìn)行了對比分析。
【關(guān)鍵詞】：緩蝕劑 密度泛函理論 分子動力學(xué)模擬 半導(dǎo)體材料 物性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.42
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-17
• 1.1.1 緩蝕劑10-15
• 1.1.2 半導(dǎo)體材料的物性15-17
• 1.2 選題意義和研究內(nèi)容17-18
• 1.3 本文需要解決的關(guān)鍵問題18
• 1.4 論文的內(nèi)容安排18-20
• 2 理論基礎(chǔ)介紹20-38
• 2.1 量子力學(xué)方法21-30
• 2.1.1 Born-Oppenheimer近似22
• 2.1.2 Hartree-Fock近似22
• 2.1.3 密度泛函理論 (DFT)22-24
• 2.1.4 色散力在DFT中的描述24-25
• 2.1.5 基組的選擇25-26
• 2.1.6 贗勢平面波方法26-27
• 2.1.7 基于DFT的反應(yīng)活性指數(shù)27-29
• 2.1.8 溶劑化模型29-30
• 2.2 分子力學(xué)方法30-32
• 2.2.1 勢能函數(shù)形式30-31
• 2.2.2 常見力場類型31-32
• 2.3 分子動力學(xué)模擬32-33
• 2.3.1 基本原理32
• 2.3.2 統(tǒng)計系綜32-33
• 2.4 計算軟件簡介33-38
• 2.4.1 Gaussian軟件33
• 2.4.2 Material Studio軟件33-38
• 3 幾種有機(jī)緩蝕劑對碳鋼的緩蝕機(jī)理38-70
• 3.1 含肟醚基三氮唑化合物38-53
• 3.1.1 背景介紹38-39
• 3.1.2 計算模型與方法39
• 3.1.3 結(jié)果與討論39-53
• 3.2 二氨基噻唑53-64
• 3.2.1 實驗材料及電化學(xué)測試53-54
• 3.2.2 實驗結(jié)果54-59
• 3.2.3 理論分析59-64
• 3.3 噻吩、吡咯和呋喃64-69
• 3.3.1 引言64-65
• 3.3.2 計算細(xì)節(jié)65
• 3.3.3 結(jié)果與討論65-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 4 三種唑類緩蝕劑對黃銅的緩蝕作用70-86
• 4.1 研究背景70
• 4.2 計算模型與方法70-72
• 4.3 結(jié)果與討論72-83
• 4.3.1 分子活性分析72-75
• 4.3.2 銅表面的選擇75-76
• 4.3.3 三種分子在銅表面的吸附76-80
• 4.3.4 腐蝕粒子在緩蝕劑膜層中的擴(kuò)散80-82
• 4.3.5 吸附與緩蝕機(jī)制82-83
• 4.4 本章小結(jié)83-86
• 5 若干新型半導(dǎo)體材料物性第一性原理研究86-120
• 5.1 CdX (X = S, Se, Te) 材料86-100
• 5.1.1 引言86
• 5.1.2 計算模型與方法86-87
• 5.1.3 結(jié)果與討論87-100
• 5.2 CdRh2O4 材料100-107
• 5.2.1 引言100
• 5.2.2 理論方法與模型100-101
• 5.2.3 計算結(jié)果與討論101-107
• 5.3 β-AgMO2 (M = Al and Ga) 材料107-118
• 5.3.1 研究背景107-108
• 5.3.2 理論方法與模型108-109
• 5.3.3 計算結(jié)果與討論109-118
• 5.4 本章小結(jié)118-120
• 6 總結(jié)和展望120-122
• 6.1 主要完成的工作120-121
• 6.2 對未來工作的展望121-122
• 致謝122-124
• 參考文獻(xiàn)124-142
• 附錄142-144
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄142-144
• B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間主持和參加科研項目情況144
• C. 作者在攻讀博士學(xué)位期間獲獎情況144

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 盧天;陳飛武;;分子軌道成分的計算[J];化學(xué)學(xué)報;2011年20期

2 吳剛;郝寧眉;廉兵杰;陳生輝;孫霜青;胡松青;;吡啶類緩蝕劑及其在Al(111)表面吸附行為的密度泛函理論分析[J];化工學(xué)報;2013年07期

3 劉述斌;;概念密度泛函理論及近來的一些進(jìn)展(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報;2009年03期

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本文編號：848374