摘要：为了满足未来对化学电源的需求,电化学储能器件的研究已经成为一个重要的课题,其中,电极材料的选择成为电化学储能器件研究中的重点。因此,综述了关于纳米结构的过渡金属氮化物的制备以及在电化学储能及能量转换方向的研究,强调了通过对过渡金属氮化物纳米结构的设计来提高材料电子导电性和离子导电性,从而提高材料电化学性能。

摘要：高分辨电子显微学与第一性原理计算都在原子与电子层次讨论材料的微观结构及其稳定性,以及结构与性能关系。作者结合近年来在过渡金属碳氮化物方面的工作,讨论了晶体弹性、结构相变、金属-绝缘体转变、费米能级调控、以及点缺陷与组态熵对结构稳定性与晶体性能的影响,阐述了过渡金属化合物的稳定化规则。对理解材料的微观结构与材料设计有参考意义。

摘要：过渡金属氮化物(transition metal nitrides,TMNs)因具有硬度高、热稳定性好等特点,被作为一种硬质纳米多层薄膜在工程领域得到广泛使用。但TMNs低的韧性限制了其作为纳米多层薄膜在先进制造领域的发展。如何在保持高硬度的前提下增加薄膜的韧性,成为超硬薄膜面临的新挑战。综述了TMNs纳米多层薄膜的增韧研究进展,包括TMNs薄膜传统的增韧方法(延性相增韧、相变增韧、压应力增韧、结构优化增韧)以及通过提高价电子浓度来增强硬质陶瓷薄膜韧性的可行途径;并提出通过合理的化学成分、宏观结构(衬底约束)和微观结构(原子有序)的设计,可以获得超硬和超韧的超晶格TMNs薄膜。

摘要：超级电容器具有功率密度高、循环寿命长和安全性高等优点,在储能领域具有巨大的应用前景。如何设计和制备具有优异电容性能的电极材料和电极结构是制备高性能超级电容器的关键。过渡金属氮化物(Mx N,M=Ti,V,Mo,Nb,W)是一类具有开发潜力的优异电化学储能材料。相比碳材料,过渡金属氮化物具有更大的比电容,相比过渡金属氧化物电极材料,过渡金属氮化物表现出更为优异的倍率性能和快速充放电性能。介绍了几种典型的过渡金属氮化物储能材料及其电容特性,利用金属氮化物纳米线高长径比的特征,通过简单真空抽滤的方法,制备了具有良好机械柔性的三维交织的纳米线基薄膜纸电极;结合凝胶电解液,构建了高性能的柔性全固态超级电容器,最后对过渡金属氮化物在超级电容器领域的发展进行了展望。

摘要：金属负载型催化剂的界面结构设计一直是实现高效、高选择性催化反应的核心研究.本文表明,异质结结构PdNi&Ni_(3)N的界面电荷重新分布可以催化硝基苯选择性加氢成为偶氮类化合物.相比之下,独立的PdNi合金催化硝基苯转化为苯胺,而Ni_(3)N载体在相同条件下对硝基苯加氢的催化几乎没有效果. X射线光电子能谱和理论计算表明,PdNi&Ni_(3)N界面电荷重新分布导致有机反应中间体的吸附能发生变化,从而改变加氢反应途径,实现偶氮化合物的高选择性生成.本研究进一步表明了界面结构设计在有机催化加氢反应中的重要性,而且可能会引起研究者对于异质结构金属(合金)/过渡金属氮化物更多的科学兴趣,以应用于催化领域的不断发展.

摘要：采用第一性原理计算和粒子群优化结构搜索相结合的方法,深入研究了ZrN_(2)化合物在0~100 GPa的结构演化、力学及电子性质,预测了两个新的具有C2/m和Pnma相的ZrN_(2)化合物,首次发现了ZrN_(2)化合物在17.6 GPa经历了C2/m→Pnma的压力诱导相变。计算得到的弹性常数和声子谱,表明C2/m-ZrN_(2)和Pnma-ZrN_(2)化合物都具有力学稳定性和动力学稳定性。电子能带结构的研究表明C2/m-ZrN_(2)具有金属性质,Pnma-ZrN_(2)是带隙为0.615 eV的半导体。本文预测的Pnma-ZrN_(2)在0 GPa时的维氏硬度约为12.91 GPa,是潜在的硬质材料。ZrN_(2)化合物在高压下的结构演化和性质的阐明,将为新型功能材料的合成和设计提供了参考。