Structural Influence on Exciton Formation and the Critical Role of Dark Excitons in Polymeric Carbon Nitrides
本研究通过理论分析揭示了聚合氮化碳中暗激子与亮激子的起源及其与微观结构的关系，并指出暗激子在催化反应性中起关键作用，解释了不同衍生物光催化性能的差异。
2024-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Polymeric forms of carbon in dense lithium carbide
对碳纳米材料的巨大兴趣继续刺激旨在实现碳纳米线的密集研究活动，因为预期碳原子的线性链将显示新颖的和技术相关的光学、电学和机械特性。尽管碳的各种同素异形体（例如，金刚石、纳米管、石墨烯等）是最为人所知的材料之一，但由于难以使碳的悬挂键适当饱和，因此稳定一维形式的碳仍然具有挑战性。在这里，我们通过第一性原理计算表明，有序的聚合物碳链可以稳定在固体锂$_2$ C $_2$在中等压力下。这种压力诱导相（5 GPa以上）由嵌入锂笼中的双重锯齿形碳链的平行阵列组成，由于在\emph{sp} $^2$样杂化物中形成部分占据的碳孤对态，其显示出金属特征。发现在较宽的压力范围内，该相仍然是最有利的相。在极压（大于215 GPa）的结构和电子相变向绝缘单键三重协调的碳网络的预测。
2010-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Near infra-red optical materials from polymeric amorphous carbon synthesised by collisional plasma process
报道了用微波激发碰撞碳氢等离子体法制备类聚合物非晶碳（a-C：H）薄膜。得到稳定的和高度芳香的a-C：H含有显着的夹杂物的聚（对苯撑亚乙烯基）（PPV）。PPV赋予合成材料通用的光电性能。也就是说，具有定制折射率的a-C：H能够在可见光（红色）-近红外波长范围内变得无吸收。包括苯基簇和/或颗粒的大芳烃的产生归因于在碰撞等离子体条件下元素等离子体物质的增强凝聚。还描述了在等离子体合成过程中a-C：H中发生的详细结构和形态变化。
2010-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of efficient carbon monoxide oxidation at Ru(0001)
采用密度泛函理论计算了Ru在高压下对CO氧化反应的催化行为，其中包括特别高的CO_2转化率.计算结果表明，吸附氧的完全单层能驱动高速率的CO_2生成，使CO_2的生成既可以通过气相CO分子的散射，也可以通过CO分子吸附在吸附层中的氧空位处，由于CO和O的吸附能相对较弱，而且这些反应物距离很近，所以后一种机制是非常有效的。本文分析了与散射反应生成CO_2的反应途径有关的成键和电子性质。我们发现，所确定的“双”过渡态是由于电子转移到未占用的2 π轨道的CO分子，减少了泡利排斥之间的碰撞CO和O-覆盖的表面。然后通过电子从CO2 π轨道转移回CO与吸附的O原子之间的成键区而与CO2成键。
1996-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Devices Based on Purified Carbon Nanotubes Grown By High Pressure Decomposition of Carbon Monoxide
由单壁碳纳米管（SWNTs）制成的晶体管，导线和传感器的优异性能使其成为先进纳米电子系统中有前途的候选者。气相生长程序，如一氧化碳的高压分解（HiPCO）方法产生大量的小直径半导体单壁碳纳米管，这是理想的用于纳米电子电路。然而，生长态HiPCO材料通常含有大部分碳质杂质，其降低SWNT器件的性能。在这里，我们展示了一种纯化，沉积和制造过程，产生的设备组成的金属和半导体纳米管的电子特性大大优于那些从原料HiPCO制成的电路。电路上的源极-漏极电流测量作为温度和背栅电压的函数，用于量化场效应晶体管几何形状中的半导体纳米管的能隙。这项工作展示了重大进展的目标，生产复杂的集成电路从批量生长的单壁碳纳米管材料。
2005-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring Oxygen, Carbon Monoxide and Hydrogen Sulfide Diffusion Coefficient and Solubility in Nafion Membranes
由燃料电池组件制成的Devanathan-Stachurski型扩散电池被设计成评估质子交换膜的气体传输特性作为电池温度和气体压力的函数。使用电化学监测技术（EMT）在该电池上获得的数据用于估计氧（O2）、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）在Nafion膜中的溶解度和扩散系数。膜溶胀和反向气体扩散，由于水通量占在参数估计过程。发现所有三种气体的渗透性随温度而增加。O2、CO和H2S在Nafion 112中扩散的估计活化能分别为12.58、20和8.85 kJ mol^-1。O2、CO和H2S在Nafion 112中的混合比估计值分别为5.88、3.74和7.61 kJ mol^-1。在这项研究中的传输性能估计在文献中报道的广泛的比较表明，良好的协议。测量了Nafion 117中的氧渗透性作为1和3个大气压之间的气体压力的函数。氧在Nafion 117中的扩散系数不随压力变化，溶解度随压力增加而增加，并服从亨利定律。亨利常数估计为3.5 × 10^3大气压。
2011-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Nonadiabaticity under compression in metastable carbon monoxide-nitroxide mixtures
针对CO与N₂O混合物压缩下的非绝热性研究不足问题，本文通过从头算绝热/非绝热分子动力学模拟，揭示其从范德华流体到无定形网络固体的转变序列、N₂O解离对CO聚合的影响及非绝热路径主导的高温化学行为。
2025-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of an alternative route to polymeric carbon dioxide: A metastable energetic material
通过第一性原理计算预测，等温压缩CO+O₂混合物可将室温碳聚合起始压力从约118 GPa降至约7 GPa，并形成一种可回收至常温常压的亚稳态含能聚合物。
2025-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Resilience of gas-phase anharmonicity in the vibrational response of adsorbed carbon monoxide and breakdown under electrical conditions
在表面催化中，一氧化碳在过渡金属电极上的吸附代表了强化学吸附的原型。尽管吸附的CO的分子轨道的显着变化，光谱实验突出了吸附物的拉伸频率和平衡键长之间的密切相关性，为广泛的吸附几何形状和基板组合物。在这项工作中，我们研究了这种相关性的起源，通常被称为獾的规则，通过去卷积和检查的贡献，从吸附环境的分子内电位使用第一性原理计算。注意到分子内的非谐性保留CO化学吸附后，我们表明，獾的规则吸附CO可以表示单独的孤立CO的赫兹伯格光谱常数的列表。此外，虽然它已经建立了以前使用有限集群模型，獾的规则是不受电条件，我们发现，当带电表面被表示为周期性板时，Badger法则失效。从有效表面电荷的非谐贡献方面研究这种击穿揭示了传统有限簇模型在描述金属电极处的电条件时的局限性。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Unraveling the Optical Signatures of Polymeric Carbon Nitrides: Insights into Stacking-Induced Excitonic Transitions
本研究通过ab initio计算揭示聚碳氮化物（PCNs）的结构诱导光学性质，发现缩合度与褶皱度影响电子/空穴局域化及π电子能级，并阐明了二维与三维结构间激子光物理过程的差异，为材料性能提升提供新见解。
2024-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Properties of Polysulfone Carbon Nanotube Composite Membranes
聚合物膜，包括聚砜（PSf）膜，通常用于水处理。为了增强上述膜的水渗透性，通常合成具有嵌入其中的碳纳米管（CNTs）的聚合物膜。可以看出，具有垂直排列的CNT的膜的水渗透性比CNT未排列的膜高。研究基于CNT的纳米复合膜的介电常数是否对CNT的取向敏感是有意义的。本文报道了PSf-MWCNT膜的介电性能，无论是对齐和未对齐的MWCNT。使用标准方法合成基于多壁碳纳米管（MWCNT）的聚砜膜。通过在磁场存在下浇铸膜来排列上述膜中的MWCNT。本文首次证明了上述结果对膜也是有效的。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical and Surface Characterization of Diamond-Like Carbon Coatings onto Polymeric Substrate
在这篇硕士论文中，类金刚石碳DLC/Cr双层系统，厚度高达1278 nm的ABS，玻璃和Si基板上形成。采用氧等离子体清洗工艺对基片表面进行处理。采用磁控溅射法制备了作为缓冲层的铬薄膜。以甲烷和氢气为反应物，采用脉冲直流等离子体增强化学气相沉积法制备了类金刚石碳。采用Plackett-Burman实验设计，研究了沉积工艺参数对涂层厚度、沉积速率、内应力、接触角、粗糙度、摩擦系数和磨损率的影响。独立变量是功率、腔室压力、沉积时间、气体的总通量、反应物气体的组成和氧等离子体清洁条件。报道的内在应力值在0.13-0.78 GPa之间。通过研磨具有限定几何形状的帽罩来进行耐磨性测量。在1 E-14至1 E-15 m^3/Nm范围内实现了低磨损率。在不同的相对湿度，范围为20至80%的氮气环境下，所获得的涂层的摩擦，使用具有碳化钨球的纳米摩擦计测量。结果表明，摩擦系数随相对湿度的增大而增大。报告了摩擦系数为0.12至0.24的值。. DLC涂层的主要目的是改善ABS的耐磨性和摩擦学行为，以提高其在汽车、医疗、家用和纺织等应用中的耐用性。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Recognition of Adsorption Sites for Carbon Monoxide on Platinum and Platinum-Ruthenium Surfaces
本文采用Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似下的密度泛函微扰理论研究了CO在铂和铂-钌表面上的吸附振动性质。计算出的C-O伸缩频率与光谱测量结果非常吻合。当表面被钌单层覆盖时发生的频率偏移也被正确地预测。这两个位移和绝对振动频率的协议是更加显着的本地和半本地交换相关泛函预测过渡金属表面上CO的不同吸附位点的稳定性的频繁失败。我们已经调查了C-O频移引入的力和频率密度的轨道分辨分析的化学起源的状态，并评估捐赠和backdonation上的CO振动频率使用GGA +分子U的方法的效果。这些发现合理化，并建立在预测绝对振动频率的密度泛函计算的准确性，尽管在确定相对吸附能失败，在强化学吸附制度。
2007-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum Monte Carlo method for metal-film catalysis: water addition to carbon monoxide adsorbed on Pt/Al(111), a route to hydrogen
氢生产作为化石燃料的清洁，可持续替代品正在加快步伐。巴黎戴高乐机场的容量翻倍计划已经停止，即使是在即将到来的奥运会期间，也要等到氢动力飞机投入使用。因此，研究催化选择性制氢和优化催化剂结构是及时的。90%以上的化学品生产使用固体催化剂.研究了一氧化碳（CO）在廉价Al（111）支撑的铂薄膜上的吸附。一氧化碳与水反应产生氢气（水煤气变换）。量子蒙特卡罗方法是唯一一种足够精确的方法来研究在紧密堆积的Pt/Al（111）上催化反应的早期步骤。许多化学反应都涉及键的离解。这个过程通常是固体表面限速反应步骤的关键。由于Hartree-Fock和DFT方法对键断裂的描述很差，因此使用了我们的嵌入活性位点方法。这项工作展示了一种新的量子蒙特卡罗（QMC）方法。所研究的水煤气变换反应步骤是将水加到预先吸附在Al（111）支撑的Pt单分子膜上的CO上。水分子只是部分离解。它的氧原子与CO结合，产生吸附的COOH和Pt-H。这种协同增加是限速的。在随后的步骤中，吸附的甲酸盐物质（具有酸性氢）分解成二氧化碳，并且在质子迁移到Pt-H之后，获得清洁的产物H $_2$。发现QMC活化势垒为64.8 $\pm$ 1.5 kJ/mol。因此，QMC是令人鼓舞的调查类似的催化体系。
2022-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structure and optical properties of polymeric carbon nitrides from atomistic simulations
详细了解聚合氮化碳（PCN）材料的结构和物理性质是至关重要的，以获得未来的材料优化策略，更理想的光学性能和更多的光催化活性物质。然而，在合成的PCN中发现的广泛的结构基序使依赖于定义良好的模型的原子模拟复杂化。执行混合DFT研究，我们系统地研究形成能量的趋势和光学性质的PCN作为一个功能的维度，从分子低聚物的周期性片模型堆叠晶体。考虑到振动焓和熵贡献的热化学计算预测，包括瓜串结构，聚（庚嗪酰亚胺）和g-C3 N4基序的结构基序的混合物在典型的合成条件下是稳定的。横向压缩以及堆叠的程度可以减小带隙，而材料的面外压缩增加稳定性和光学带隙。这项工作的关键结果是，已经小域的强凝聚PCN计算产生良好的光学性能。这一结果调和了相互矛盾的文献报道，该文献报道表明，与实验相比，化学上有利的甜瓜基序具有太大的带隙，而g-C3 N4结构，其带隙计算与实验更好地一致，与测量的PCNs的化学组成不一致。最后，我们假设了一个新的计算模型的氮化碳材料，包括最重要的结构图案，并显示了约的带隙。2.9 EV.
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structure and stability of carbon nitrides: ring opening induced photoelectrochemical degradation
针对清洁能源领域对稳定光催化材料的需求，本研究制备并表征了三聚氰胺热缩聚得到的聚合碳氮化物，发现其在高过电势下会因开环发生光电化学降解，为该类材料的应用优化提供了依据。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Assessing the stability fields of molecular and polymeric CO2
本文通过宽压力、温度及化学环境计算，确定 I-42d 聚合 CO2 具有 0–286 GPa、100–2500 K 的异常稳定场，可在 CO–N2 混合物中于 39 GPa 形成，并解释其源于 sp3 碳轨道刚性。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Density-functional investigation of molecular graphene: CO on Cu(111)
在过去的几年里，人造石墨烯引起了人们的极大关注，因为它可以构建具有意想不到的拓扑性质的设计师狄拉克费米子，并在纳米电子学中应用。在这里，我们使用密度泛函理论中的第一性原理方法来研究类似于Gomes~{ \em et al.}的实验的分子石墨烯，Nature { \bf 483}，306（2012）.该系统包括一氧化碳分子，该一氧化碳分子以这样的方式布置在铜（111）表面上，使得获得具有石墨烯的特征电子性质的六方晶格。我们的研究结果详细地显示了一氧化碳分子如何修改铜表面（和下面的区域），并在吸附物分子之间产生六方晶格的累积电子。我们还演示了如何形成狄拉克费米子的性质变化的CO密度的调谐，并提供了一个直接的比较与实验扫描隧道显微镜图像。
2014-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in BeO nanotubes induced by boron, carbon and nitrogen impurities
我们利用从头算方法系统地研究了非磁性sp杂质硼、碳和氮诱导的绝缘非磁性一氧化铍纳米管的电子性质和磁性。我们发现，在这些sp杂质的存在下，取代氧原子，非磁性BeO NTs转变为磁性半导体，其获得由位于BeO管禁带中的（B，C，N）2p态的自旋分裂引起的磁化。杂质的磁矩在0.65至1.60之间变化。相反，当（B，C，N）掺杂剂取代Be原子或存在氧空位时，BeO管的未掺杂状态得以保留。
2008-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Reentrant semiconducting behavior in polymerized fullerite structures with increasing sp3-carbon content
本研究利用密度泛函理论探究不同维度聚合富勒体的电子行为，发现随sp³碳含量升高材料带隙先减小至金属态后重开呈重入半导体行为，揭示了其成因并指明富勒体聚合物是调控电子性质的优良平台。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Structural evolution in high-pressure amorphous CO$_2$ from \textit{ab initio} molecular dynamics
采用$ab$ $initio$分子动力学模拟，在常压下研究了无定形CO2在0-100 GPa和200-500 K之间的行为，发现了几种新的无定形形式。我们专注于高压聚合物无定形形式的演变，称为α-碳氧化物，在其下降到零压力的过程中，它最终转化为分子非晶态固体。在减压过程中，观察到两种非分子的无定形形式与不同比例的三，四配位碳和两个混合的分子-非分子形式。因此，从α-carbonia到分子状态的转化似乎通过几个中间阶段不连续地进行，这表明固体CO $_2$可能表现出有趣的多晶性。我们还研究了无定形形式与其结晶对应物的关系。根据它们的结构性质，四面体状α-碳氧化物最可能与V相相关，而混合形式的存在可能反映了由线性链组成的亚稳三配位聚合物相的假设存在。我们的分子无定形形式似乎是有关的相位-I根据分子的配位和它们的相对键的取向。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Magnetic properties of carbon phases synthesized using high pressure-high temperature treatment
在3.5GPa下，在不同的退火时间，在C60笼崩溃点附近合成了两组样品。通过X射线衍射和拉曼光谱证实了从C60聚合物相的混合物到类石墨硬碳相的明显结构转变。利用磁力显微镜和超导量子干涉仪对合成样品的磁性能进行了表征。我们发现本研究中使用的样品制备条件不适合生产块状磁性碳。
2005-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature synthesis of graphene-like carbon sheets from C2H2, CO2 and CO on copper foils
对于一些催化反应，如合成大面积和高质量的石墨烯，需要高温。所提到的石墨烯可以通过在800 - 1000 ℃下在铜箔上的化学气相沉积（CVD）工艺获得。在这里，我们描述了一种室温合成方法，首次从不同的碳源，包括乙炔，二氧化碳和一氧化碳，在铜箔上使用启发式方法，这是从催化剂科学中的一些电子促进剂的作用的启发。促进剂是增加催化活性的物质，但它们本身不是催化剂。在这项研究中，我们使用电荷来修改的电子效应的催化剂，这是由压电材料。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
