锑烯表面铀、钍、钚的吸附性能研究:线性响应方法结合密度泛函理论

吴飞宏; 汤贤; 成国栋; 闫隆; 张洋

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基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)研究了锕系元素铀(U)、钍(Th)、钚(Pu)在二维金属材料锑烯表面的吸附特性。采用线性响应法拟合得到描述铀、钚5f轨道电子强格点库仑作用的哈伯德U值分别为2.24 eV和2.84 eV。利用DFT+U计算发现,锑烯难以吸附钚原子(吸附能为负值),而对铀、钍原子具有较强的表面化学吸附以及丰富的稳定吸附位点。铀和钍原子能量上最稳定的吸附位点分别为桥位——孔位之间和孔位,吸附能分别为4.40 eV和3.62 eV。通过电子结构、电荷转移和最高占据态轨道波函数分析发现,铀、钍原子使锑烯的带隙中出现杂质态,并与锑烯之间通过强p-d轨道耦合使其稳定吸附。进一步计算了吸附率随温度的变化,得出铀和钍在锑烯表面的解吸温度分别达到837 K和660 K。结果预示锑烯是一种良好的铀、钍吸附材料,在海水提铀等领域具有潜在应用。

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来源
《核技术》 |2023年第7期|32-41|共10页
作者
吴飞宏; 汤贤; 成国栋; 闫隆; 张洋;
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作者单位

南华大学核科学技术学院;

衡阳421001;

南华大学计算机学院;

衡阳421001;

中国科学院上海应用物理研究所;

上海201800;

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正文语种 chi
中图分类 TL12;
关键词
锑烯; 锕系元素; 密度泛函理论; 线性响应; 吸附; 电子结构;

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