高压下含氮分子固体的结构与物性

发布时间：2024-06-05 05:49

　　简单含氮分子固体是高压凝聚态物理研究的模型体系。在高压条件下,含氮分子常发生分子间的聚合,形成非常规新型多功能材料(如高能量密度材料和超硬材料等),备受科学界的关注。本文应用卡利普索(CALYPSO)晶体结构预测方法和软件,结合基于密度泛函理论的第一性原理能量计算,系统研究了典型含氮分子固体N2CO, N2O和NFx(x=1,3,5)的高压相结构和零温相图,取得了如下创新性结果： 1.、理论模拟发现N2CO分子在40GPa压力下发生了分子间的聚合,形成了正交P43结构,计算得到的能量密度为4.6kJg-1,高于常规炸药TNT的能量密度(4.2kJg-1),是潜在的高能密度材料。 2、N20是典型的双原子分子,其高压相结构备受关注。本论文理论上发现N20分子固体在57GPa发生了分子间聚合,在177GPa聚合相发生了金属化,令人意想不到的是,在194GPa压力下N20又重新转变为非金属,研究工作为高压下反常的金属-非金属相变提供了又一例证。 3、早在1967年,人们就开始寻找氮的超价态,随后还理论设计了NF5分子。但常规条件下NF5分子的能量极其不稳定,科学家即便采用了多种化学合成方法都...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1分子固体的理论相图，在压力和温度的作用下，分子固体发生了聚合，金属化和离子化

图1.1分子固体的理论相图，在压力和温度的作用下，分子固体发生了聚属化和离子化。1.3高压下氮的研究现状自然界中氮主要以氮气分子的形式存在，占地球大气总体积的78%，大气中含量最多的气体。氮气分子的中的氮氮三键是最强的化学键之一，压下，氮气很难与其他元素发生化学反应。在标....

图2.1迭代法求解Kohn-Sham方程

21()ir*21()()()Niiidrrr函对电子密度做变分()()()KSiiiVrrEr)()()()()()()()Coulxc....

图2.3CALYPSO预测结构的流程

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图3.1理论预测N2CO的三种高压结构(a)P43(b)P43212(c)P21212并呈现明显的sp3杂化特征，每个碳原子链接两个氮原子和两个氧原子；每个氮原子都是三配位的，形成两个氮氮键和一个碳氮键；每个氧原子是二配位的，并且氧只与其相邻的碳原子成键。在零....

本文编号：3989741