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研究领域

研究兴趣 多尺度类钙钛矿化合物的合成及磁、电和磁电耦合效应 熔盐电解反应过程与高性能稀土镁合金研究与应用 无机多功能材料的第一性原理计算 研究领域 1.多尺度类钙钛矿化合物的合成及磁、电和磁电耦合性质的研究  围绕钙钛矿化合物的微观结构与磁、电性能关系的核心问题,开展如下研究:(1)围绕Ruddlesden-Popper相锰氧化物进行了系列研究,包括晶体结构,此结构,电子结构,有序相,相分离,输运行为和庞磁电阻效应等。(2)研究了Pr0.55Ca0.45MnO3的电荷有序和此性质随样品的平均颗粒尺度的减小而产生的变化,发现磁性随着样品颗粒尺寸的减小呈现先增大后变小的变化趋势,电荷有序随样品颗粒尺度的减小而逐渐消失,我们的研究表明可以通过控制合成不同颗粒大小来微调控钙钛矿体系的的磁、电性能。(3)研究了利用水热法制备不同微观形貌的La0.5Ba0.5MnO3 样品的途径。成功制备出的微观形貌包括三维对称的花状结构,微米级的立方块和纳米级的立方块。通过XRD,SEM,TEM 等多种手段研究了样品的各种微观形貌的生长机制。研究表明花状结构样品的形成是由成核-聚集-结晶的生长机制导致;而立方块结构样品的形成则是由成核-结晶的生长机制控制;反应温度和体系中的压力对样品的微观形貌也有很大的影响。磁性测试表明纳米级立方块表现出的铁磁性较弱,这是由纳米样品的表面效应引起的。(4)应用电纺技术制备了多孔带状的尖晶石铁氧体微纳米材料。长度可达厘米级而其宽度可通过调节前驱体的浓度从几微米变到几百纳米。在PVP 和无机盐分解过程中产生了许多纳米孔结构。铁氧体微米带在室温下呈现出低的饱和磁化强度和弱的矫顽力,但在低温下其饱和磁化强度和矫顽力大幅增加。不同的煅烧温度导致了不同的粒子大小,进而产生了不同的磁学性能。 2.稀土镁合金材料的力学性能研究  稀土镁合金由于具有低密度、高比强度、高比刚度、减震、降噪、良好的阻尼性、良好的电磁屏蔽性而被誉为21世纪最富开发和应用潜力的绿色轻质结构材料,研究集中在:(1)针对国防军工对高性能轻合金材料的迫切需求,我们充分利用在提取出有价值的稀土后的稀土富余物作原料,重新设计工艺,成功制备了镁-富稀土中间合金,降低成本1/3以上,而且这种中间合金具有特殊的抗腐蚀性能,已经提供给上海微系统所在军事微系统信息网应用,研制的特殊稀土镁中间合金成功应用在兵器5103厂的特种炮弹上(2)实验室通过与生产企业合作,解决了下沉液态阴极熔盐电解的中试技术,在宜兴田园轻合金有限公司获得中试成功,形成500吨/年稀土镁中间合金的生产能力。并在长春中科希美镁业有限责任公司形成17个品种100吨/年稀土镁中间合金生产能力,并提供给包括美国GM汽车公司、日本、一汽铸造有限公司、兵器工业总公司、南京云海特种金属公司、山西闻喜银光镁业集团、香港嘉瑞集团、东莞宜安、太原华银泰合金有限公司、浙江永康鸿月五金、上海交大、吉林大学、哈工大、北工大、重庆大学等国内外30家科研院所、公司和企业应用稀土镁中间合金16230Kg,并应用到高性能稀土镁合金的研发中。 3.无机多功能材料的第一性原理计算  采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对具有强关联电子的几种钙钛矿结构的过渡金属氧化物的磁性质和电子结构进行了系统的理论研究和预测。(1)采用GGA+U以及LDA+U的方法,我们成功预测了具有半金属性的钙钛矿结构的新材料LaCu3Mn4O12、CaCu3M4O12(M=Fe, Ni)、La2NiFeO6等,这几种材料的均具有稳定的半金属性质,并且电子关联效应对其半金属性起着决定性的作用。这些材料将是非常好的巨磁阻材料。(2)对RCu3Mn4O12(R为稀土离子)系列化合物的磁性质、电子结构等进行了系统的研究,研究结果显示,随着稀土离子半径从La到Lu的减小,化合物的磁转变温度单调增加,而稀土离子磁性所导致的另一个较低的转变温度则与稀土元素的原子半径有关,并且发现体系的磁各项异性能与稀土离子的总磁矩有着密切的关系,对该系列化合物的研究,首次从理论上系统研究了稀土离子半径对材料性质的影响。(3)对LaMn7O12、LaMn3Cr4O12、BiCu3Fe4O12等的磁性质和能带结构进行了详细研究。分析了其能带结构和态密度分布情况,以及磁耦合情况。

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Yanjie Xia, Xiaojuan Liu*, Yijia Bai, Hongping Li, Xiaolong Deng, Xiaodong. Niu, Xiaojie Wu, Defeng Zhou, Minfeng Lv, Zhongchang Wang*, Jian Meng*, ”Electrical Conductivity Optimization in Electrolyte-free Fuel Cells by Single-component Ce0.8Sm0.2O2--Li0.15Ni0.45Zn0.4 layer” RSC Advance,DOI:10.1039/c2ra01213h. (new) Yanjie Xia, Yijia Bai, Xiaojie Wu, Defeng Zhou, Zhongchang Wang, Xiaojuan Liu*, Jian Meng*, ”Effect of sitering aids on the electrical properties of Ce0.9Nd0.1O2-” Solid State Science. Accepted. (IF = 1.828) Hongping Li, Shuhui Lv, Lin Han, Yanjie Xia, Xiaojuan Liu* and Jian Meng*”First-principles investigation of magnetic coupling mechanism in A-site-ordered perovkite CaFe3Ti4O12” Comput. Mater. Sci. 2012, 53, 329-332. (IF = 1.228) Yanjie Xia, Yijia Bai, Xiaojie Wu, Defeng Zhou, Xiaojuan Liu*, Jian Meng*, “The competitive ionic conductivities in functional composite electrolytes base on the series of M-NLCO (M = Ce0.8Sm0.2O2-, Ce0.8Gd0.2O2-, Ce0.8Y0.2O2-,; NLCO = 0.53Li2CO3-0.47Na2CO3)” Int. J. Hydrogen Energy 2011, 35, 6840-6850. (IF = 4.053) Shuhui Lv, Hongping Li, Zhongchang Wang, Lin Han, Yao Liu, Xiaojuan Liu* and Jian Meng*, “Strain control of orbital polarization and correlated metal-insulator transition in La2CoMnO6 from first principles” Appl. Phys. Letts. 2011, 99, 202110. (IF = 3.820) Zhongli Wang, Xinbo Zhang, Xiaojuan Liu, Minfeng Lv, Kuiye Yang, Jian Meng*, “Co-gelation synthesis of porous graphitic carbons with high surface area and their applications” Carbon, 2011, 49, 161-169. (IF = 4.893) Hongping Li, Shuhui Lv, Yijia Bai, Yanjie Xia, Xiaojuan Liu* and Jian Meng* “First-principles investigation of magnetic coupling mechanism in hypothesized A-site-ordered perovkite YMn3Sc4O12.” J. Comput. Chem. 2011 DOI: 10.1002/jcc.21946. (IF = 4.050) Shuhui Lv, Hongping Li, Xiaojuan Liu* and Jian Meng*, “Mn-Cr intersite independent magnetic behavior and electronic structures of LaMn3Cr4O12: Study from first-principles” J. Appl. Phys. 2011, 110, 023711. (IF = 2.064) Hongping Li, Shuhui Lv, Xiaojuan Liu*, Jian Meng*, ”First-principles investigation of A-B intersite charge transfer and correlated electrical and magnetic properties in BiCu3Fe4O12” J. Comput. Chem. 2011, 32, 1235-1240. (IF = 4.050) Shuhui Lv, Xiaojuan Liu*, Hongping Li, Deming Han, Jian Meng, “Covalent State and the Electornic and Transport Properties of CaCu3Ni4O12: A First-principles Study” J. Phys. Chem. C 2011, 115, 2366-2370. (IF = 4.520) Shuhui Lv, Hongping Li, Deming Han, Zhijian Wu, Xiaojuan Liu*, Jian Meng* “A better ferromagnetic half-metal LuCu3Mn4O12: Predicted from first-principles investigation” J. Magn. Magn. Mater. 2011, 323, 416-421. (IF = 1.689) Xiaojuan Liu, Shuhui Lv, Hongping Li, Jian Meng, “The peculiar magnetic property evolution along RCu3Mn4O12 (R = Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) A first-principles study” Appl. Phys. Letts. 2010, 97, 232504. (IF = 3.820) X. J. Liu, J. Meng, E. Pan, J. D. Albrecht “Effects of electron correlation and spin-orbit coupling on the electronic and magnetic properties of TbCu3Mn4O12” J. Mag. Mag. Mater. 2010, 322, 443-447. (IF = 1.689) **Shuhui Lv, Hongping Li, Xiaojuan Liu*, Deming Han, Zhijian Wu and Jian Meng*, “A new half-metallic ferromagnet La2NiFeO6: Predicted from first-principles calculations” J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16710-16715. (IF = 4.520) Zhongli Wang, Xiaojuan Liu, Minfeng Lv, Jian Meng*, “Simple synthesis of magnetic mesoporous FeNi/carbon composites with a large capacity for the immobilization of biomolecules” Carbon 2010, 48, 3182-3189. (IF = 4.892) Shuhui Lv, Hongping Li, Xiaojuan Liu*, Deming Han, Zhijian Wu and Jian Meng*, “A New Half-metallic Ferromagnet La2NiFeO6: Predicted from First-principles Calculations” J. Phys. Chem. C 2010, 114, 16710-16715. (IF = 4.520) Xiaojuan Liu, Shuhui Lv, Ernian Pan, Jian Meng and J. D. Albrecht, “First-principles study of crystal structural stability and electronic and magnetic properties in LaMn7O12” J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 246001. (IF = 2.332) Hongping Li, Shuhui Lv, Deming Han, Xiaojuan Liu*, Jian Meng*, “Ferromagnetic interaction between A-site Cu spins in A-site-ordered perovskites A’Cu3Sn4O12 with A’ = Ca2+, Sr2+, Pb2+ and La3+” Chem. Phys. Letts. 2010, 494, 213-217. (IF = 2.280) Shuhui lv, Xiaojuan Liu, Hongping Li, Zhijian Wu, Jian Meng* “Magnetic and electronic structures of Ba2MnMoO6 from first-principles calculations” Comput. Mater. Sci 2010, 49, 266-269. (IF = 1.228) Deming Han, Xiaojuan Liu, Shuhui Lv, Hongping Li, Jian Meng* “Elastic properties of cubic perovksite BaRuO3 from first-principles calculations” Physica B 2010, 405, 3117-3119. (IF = 0.856)"

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