【摘 要】
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TiO应用广泛,纳米TiO更是当前备受重视的新型材料,其微观结构状态的研究对揭示其特殊性能和变化规律必不可少.该文采用模型化学的方法,利用量子化学从头计算(abinitio)和密度
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TiO<,2>应用广泛,纳米TiO<,2>更是当前备受重视的新型材料,其微观结构状态的研究对揭示其特殊性能和变化规律必不可少.该文采用模型化学的方法,利用量子化学从头计算(abinitio)和密度泛函理论(DFT),探索锐钛型和金红石型TiO<,2>的结构特征和TiO<,2>的A→R相变的微观机制.针对材料不同层次的特点,该文将传统的原子簇模型划分为微团簇模型(M-C)和纳米簇模型(N-C),提出了选择纳米簇模型的五个条件和优化差异原理,在此基础上选取了[OTi<,3>]<10+>、[TiO<,6>]<8->、Ti<,5>O<,10>、Ti<,8>O<,16>等不同尺寸的簇模型对锐钛型和金红石型相应层次的结构进行计算分析.重点讨论了TiO<,2>A→R相变的可能途径,特别是角度畸变方式以及过渡态形式,杂质离子取代位置等.并利用能量判据和集居数分析考察了不同金属离子对TiO<,2>A→R相变影响能力的大小,确定其强弱相对顺序为:V<4+>>Mo<6+>>Zn<2+>>Ca<2+>>Sn<4+>>Mg<2+>.又对不同基组时abinitio和DFT两种理论计算结果进行了比较,在B3LYP/STO-3G水平上探讨了V<4+>同晶置换TI<4+>促进TiO<,2>A→R相变的微观机理.
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