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关键词： 密度泛函理论   石墨烯   石墨烯氧化物   电子结构   核磁共振谱  

摘要： 近年来由于计算能力和相关理论的迅速发展,基于密度泛函理论的第一性原理计算在材料科学的研究中得到了广泛的应用,已经成为材料表征与设计的有力工具之一。实验上,有很多有效方法被用来合成材料和对材料进行表征。理论计算研究既可以用来解释已有的实验现象,帮助我们更好的理解实验,也可以设计新材料或者预测材料的新性质,为实验研究提供方向和指导。低维纳米材料常常有独特的力、电、光、磁和催化性能,是现在材料研究中的一个重要的方向。本文主要对低维材料石墨烯氧化物以及功能化的石墨烯进行第一性原理研究。 在第一章中,我们简单介绍了密度泛函理论、核磁共振模拟以及自由能计算的一些背景知识。第一部分包括密度泛函理论的基本定理、交换相关泛函、基组、赝势和计算中用到的软件包等。核磁共振模拟部分重点介绍了适用与周期性体系的GIPAW方法。最后我们简单介绍第一性原理计算自由能。 由于其独特的物理化学性质以及广阔的应用前景,石墨烯是当今材料科学的一个热点。石墨烯研究中急需解决的一个重要问题是大规模高质量的样品制备。化学氧化还原法是实现这一目标的一种可能方法。而石墨烯氧化物是其中的一种关键中间产物。同时,石墨烯氧化物本身也有许多潜在应用,因此是一类重要的材料。在第二章中,我们综述了石墨烯以及石墨烯氧化物的相关背景和一些研究进展。 石墨烯氧化物的微观原子结构至今仍不是十分清楚。核磁共振谱是一种实验上广泛应用于石墨烯氧化物结构研究的方法。在第三章中,根据第一性原理13C化学位移计算,使用GIPAW方法,我们得到了频谱与结构的对应关系。我们的研究表明,即使是同一类型的氧化基团,其13C化学位移对周围的原子环境非常敏感。对环氧基和羟基的化学位移的影响因素我们也进行了讨论。利用核磁共振谱模拟我们检查了以前文献报道的结构。羟基链结构虽然在能量上有利,但预计将不会广泛存在于真正的GO中。根据我们的核磁共振模拟,我们也对先前研究中提出的环氧对结构进行了化学位移计算。 我们的核磁共振模拟发现能量上稳定的羟基链结构与实验结果矛盾。而且,通过振动频率计算与红外光谱实验的对比,我们进一步证实了这一结论。为了解决这些争议,我们从热力学和动力学两方面对石墨烯氧化物结构的进行了考察。第一性原理的热力学计算给出了一个与能量排序类似的基于自由能的稳定性排序,羟基链确实在热力学上是非常有利的。因此,预计动力学在石墨烯氧化物合成中对其结构起重要作用。过渡态计算发现石墨烯氧化物中不同的局域极小之间有很大的势垒,这表明实验中取得的石墨烯氧化物样品应该是动力学约束的亚稳态结构。 除了对复杂纳米结构进行计算表征,我们还开展了理论设计方面的工作。同样针对二维材料,为了拓展其在电子器件方面的应用,通过平面化学修饰对其电子结构进行调制是一种重要手段。在第五章中,基于密度泛函理论,我们研究了氟取代的平面聚硅烷和石墨烷的电子结构。我们发现,碳和硅表现出非常不同的表面化学。氟修饰的平面聚硅烷由间接带隙变为直接带隙,其带隙宽度主要由氟覆盖率决定,而不论其在表面上如何分布。但是,氟掺杂的石墨烷由于反键态和近自由电子态之间的竞争,其电子结构对掺杂构型非常敏感。对于一些特定的氟的分布,可以得到零维和一维的近自由电子态。因此,对于实际应用中通过表面化学修饰调制电子结构,二维硅基和碳基材料相比更具优势。

关键词： 土木建筑   化学性质   耐久性  

摘要： 随着城市的不断发展,土木建筑的质量关系到城市的和谐发展.其中土木建筑的选材是保证土木建筑质量的第一步.选用的土木建筑材料化学性质和耐久性都是质量保证的重要组成部分.土木建筑材料的结构假如不合格,或者结构发生变化了,都会导致建筑材料原有的功能和性能遭到破坏.所以,掌控好土木建筑材料化学性质和耐久性是非常必要的.

关键词： 专业导论   质量保障系统   教学实践   材料化学  

摘要： 材料化学专业导论是针对材料化学(绿色电子材料)专业一年级新生开设的专业启蒙课程。在教学实践中,从课程目标、课程实施、课程管理和课程评价四方面建立了课程教学质量保障系统,由系主任和两位教授共同组成课程教学团队施教。教学内容包括专业发展简史、专业状况、培养方案、课程体系、行业现状和专业就业领域等。通过学生评教、督导和同行评议进行学校内部质量保障。

关键词： 材料化学   专业实验   开放实验室   实验教学  

摘要： 探讨了材料化学专业的实验教学实践。对材料化学专业实验的教学内容进行整合,突出了材料先进的制备方法和材料的测试表征;从提高学生实验积极性入手,改革教学方法,突出了学生实验主体地位;在实验考核方式上,注重对学生实验过程进行全程的监督和评价。

关键词： 材料化学   实验教学   教学模式   教学改革  

摘要： 结合实际情况和学生培养目标,建立了与科研课题相结合的材料化学专业实验教学新模式。本文以《材料分析方法》课程为例,从修订教材、重组教学人员、开放实验室及建立互馈机制几个方面出发对传统的《材料分析方法》的实验教学内容、教学方法、考核体系等进行了改革,以期培养学生的自主创新意识、实验操作技能及科研能力。实践表明:与科研课题相结合的材料化学实验教学新模式有利于引发学生的求知欲,有利于发挥学生的主观能动性和激发学生的创造力,从而培养新世纪全面发展的创新型应用人才。

关键词： 湖南科技大学   化学化工学院  

摘要： 湖南科技大学材料化学专业于2009年被批准建设为湖南省特色专业。结合本专业2年来的建设情况,本文首先分析与总结了材料化学专业总体建设的目标和任务;其次,从加强学生创新能力的培养、提高学生对材料化学领域里的高新技术的了解和拓宽学生的就业渠道三个方面讨论了人才培养方案的改革思路;最后,分析与对比了改革前后的人才培养方案。

关键词： 材料化学   实验教学   教学模式   教学改革  

摘要： 为使材料化学专业本科生更好地掌握材料化学的基本技术,全面提高其专业技能和综合素质,结合实际情况和学生培养目标,从教材、教学内容、教学方法、考核体系等方面对实验教学模式进行了改革,以期培养学生的自主创新意识、实验动手能力及科研能力。实践表明:与科研课题相结合的材料化学实验教学新模式有利于学生主动性的发挥和潜能的发现,也有利于学生的全面发展。

关键词： 研究型教学   材料化学实验   创新  

摘要： 将研究型教学方法应用于材料化学实验课程教学中,强化由理论知识到现场操作的探索过程,体现学生的主体地位,收到良好的效果。

关键词： 电子结构   光技术   探测   材料表面   高科技材料   材料化学   超导体   半导体  

摘要： 意义：材料化学中很多反应都发生于材料表面。但是，如今的很多高科技材料，如半导体和超导体通常被安装在某一电子结构中其它材料的内部。在过去的30年中，

关键词： 时间分辨荧光   检测灵敏度   生物标记   稀土离子   共振能量传递   检测技术   材料化学   荧光信号  

摘要： 福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室陈学元小组发展了荧光生物标记的检测技术，显著提高了检测灵敏度，在稀土无机纳米晶基时间分辨荧光共振能量传递生物标记材料研究方面取得了新进展，即基于稀土离子的长荧光寿命特性，借助于时间分辨检测技术，通过设置合适的延迟时间和门控时间抑制各种来自样品及仪器的背景信号对待检测物荧光信号的干扰，从而大大提高检测灵敏度和信噪比。