材料科学与工程

本文系统介绍了晶体掺杂的基本概念及其在半导体和催化领域的重要意义。掺杂通过引入外来杂质原子改变基质材料的物理化学性质，从而实现对材料性能的精准调控。 在半导体中，掺杂可调节载流子浓…

总结：锂系电池以其优异的能量密度和高工作电压，已成为现代便携式电子设备与电动交通工具的核心动力源。随着技术进步，锂离子电池、锂聚合物电池和锂金属电池等传统体系不断优化，而锂硫电池与…

本文系统介绍了半导体的基本定义与特性，包括其介于导体和绝缘体之间的导电性能以及热敏、光敏和掺杂特性。重点分析了本征半导体、N型半导体和P型半导体的载流子特性、能带结构及电导率差异。…

缺陷形成能是材料科学中一个非常重要的概念，尤其在半导体、金属和二维材料等领域中具有广泛的应用。它定义为在完整晶体中引入特定缺陷（如空位、间隙、杂质等）所需的能量变化，通常以电子伏特…

  正极材料是电池中负责储存和释放电荷的核心成分。在放电过程中，电子从负极流向外部电路并进入正极，参与电能的释放。正极材料的选择直接影响电池的能量密度、使用寿命、充电速度和安全性。…

说明：本文介绍了掺杂在材料中的应用，涵盖非金属元素和金属元素的掺杂原理及其对材料性能的影响。详细阐述了高温煅烧、水热/溶剂热、等离子体处理和电沉积等常见掺杂方法的原理与优势。读者可…

  本文详细介绍了非晶结构的基本定义、核心特点及其与晶态结构的本质差异。非晶材料在短程范围内表现出有序性（短程有序），但在长程范围内原子排列无序（长程无序），这种独特的结构赋予其各…

本文深入探讨了锂硫电池中硫还原反应（SRR）的复杂机理，从S₈到Li₂S的多步转化过程涉及多种中间产物（如Li₂Sₙ），其反应路径直接影响电池的容量、循环稳定性和倍率性能。通过热力…

  摘要：本文系统介绍了阴极电解质界面膜（CEI膜）的定义、形成过程及其在锂离子电池中的关键作用。CEI膜由电解液在高电位下氧化分解生成，具有复杂的有机–无机复合结构，…

掺杂对材料的态密度（Density of States, DOS）具有显著影响，这种影响不仅体现在材料的电子结构上，还直接关系到其电学、光学和热学等物理性质。以下将从多个角度详细探…

掺杂对半导体能带结构的影响是一个复杂而重要的研究领域，涉及材料科学、凝聚态物理和电子工程等多个学科。掺杂是指通过向半导体材料中引入特定的杂质原子，以改变其电子结构和导电性能。这种改…

  说明：高熵氧化物（HEOs）是由多种金属阳离子形成的固溶体，具高熵效应、晶格畸变和多元素协同作用。而DFT作为核心工具，通过GGA/PBE、HSE06等泛函，研究其晶格优化、电…

本文系统阐述了纳米级孤立颗粒和团簇催化剂的基本概念、主要优势和前沿应用。 纳米团簇催化剂通过原子级高度分散，实现极高的金属原子利用率、可调控的电子结构和强界面效应，显著提升了催化活…

表面吸附差分电荷密度是研究分子与固体表面相互作用的重要工具，它通过比较吸附体系与未吸附体系之间的电荷密度差异，揭示电子在吸附过程中的转移和重新分布情况。这一方法在第一性原理计算中被…

  总结：本文系统总结了氮（N）掺杂作为材料改性手段的原理、方法、优势及其在催化领域的具体应用。 N掺杂因其资源丰富、电子结构调控能力强以及适用材料广泛而被广泛应用，常采用高温氨气…

说明：本文介绍了水系电池的组成成分及正负极材料，详细阐述正极的氧化物、聚阴离子化合物和负极的氧化物、有机聚合物、金属单质材料特性、晶体结构、储能机制与挑战，读者可深入了解水系电池材…

电池正极材料的分类体系主要基于晶体结构、化学组成与电化学性能的差异，包括层状氧化物、尖晶石型、橄榄石型等主要类型。 其发展历程经历了从LiCoO₂到多元复合材料的演变，广泛应用于动…

石墨作为锂离子电池（LIB）负极材料，因其优异的电化学性能、长寿命、化学稳定性及较低的成本而被广泛使用。然而，其在高倍率充放电和快速充电中的表现仍存在一定的限制。 本文将对石墨的L…

光（电）催化作为一种高效利用太阳能的途径，对于解决能源危机和环境问题具有重要意义。 近年来，随着催化机制的逐步明确以及合成和表征技术的发展，催化材料的研究逐渐从能带工程转向更为复杂…

  说明：尽管在顶级综合性期刊Nature和Science（NS）中，研究体系成熟、创新步伐相对缓慢的传统金属结构材料（如铜、铁基合金）长期占比极低（不足1%），常被视为“创新乏力…