Search

Substitutionally doped Bi2W1-xMxO6 (M = Mo, Cr, Fe, Zn; x = 0.125, 0,25, 0.5) is investigated using the density functional theory (DFT). For all the investigated transition metal dopants, the optical properties in the visible light range are improved over the undoped Bi2WO6. Irrespective of concentration, the lattice relaxation around the dopants is constrained to the first coordination shell. Mo, Fe, and Cr introduce localized defect states in the band gap, contributing to band gap narrowing. The localized states are hybridized between the impurity d–bands and host W 5d–and O 2p–states. Zn facilitates the reduction of the band gap by inducing a shift of the states near the top of the valence band toward higher energies. Our results suggest that Zn doping on the W lattice site may improve the photocatalytic properties of Bi2WO6 more than the other dopants.

In this paper we investigated the effects of Fe-doping of the anatase TiO2 (1 0 1) surface on the crystal structure, electronic and optical properties, and impurity formation energy by means of density functional theory (DFT). The calculations were performed by the SIESTA DFT code and were carried out by using Troullier-Martins pseudopotentials for the 12-electron valence configuration (3s(2)3p(6)3d(2)4s(2)) of Ti atom, 6-electron valence configuration (2s(2)p(4)) of O atom and 8-electron valence configuration (3d(6)4s(2)) of Fe atom. We used a double- zeta basis set including polarization functions. All calculations were spin-polarized. The mechanism of narrowing the band gap and increasing the photocatalytic activity in the visible light region, of the doped TiO2 is discussed by investigating the density of state. The band gap decreases as the concentration of the dopant increases. The Partial Density of States (PDOS) is not the same in the case of spin-up state or spin-down state. Enhanced optical absorption, for light polarized in the z direction (parallel to the surface normal) is clearly observed for Fe doped as compared to the pure anatase TiO2 and the optical absorption is found to increase with the increase in the Fe concentration. The DFT results indicate that the source of the increasing photocatalytic activity in the visible light region of the Fe doped material is due to the introduction of additional electronic states within the band gap. Since the Fe atoms are more stable in Ti substitutional lattice positions for the entire range of Fermi energy E-F over the band gap, only this substitutional position is considered. We hope that our results will highlight a route to improved electronic and optical properties of anatase TiO2 for industrial applications. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low intrinsic electronic conductivity is the main weakness of LiFePO4 for the use as cathode material in lithium ion batteries. Here is presented an experimental proof of the theoretical prediction that fluorine doping of LiFePO4 can enhance its electrical conductivity. LiFePO4 and fluorine-doped LiFePO4 olivine type, carbon-free powders are synthesized and examined. Crystal structure refinements in the space group Pnma reveal that doping with fluorine ions preserves olivine structure with the reduction of both the lattice parameters and the antisite defect, and an increase of a crystallite size. A small amount of incorporated fluorine enhances electrical conductivity from 4.6 × 10-7 Scm-1 to 2.3 × 10-6 Scm-1 and has positive impact on the electrochemical performances. Several spectroscopy techniques (Mössbauer, FTIR, and Raman) disclose differences between two powders and additionally support the findings of both the Rietveld refinement and the conductivity measurements.

The Time Differential Perturbed Angular (TDPAC) measurements of nuclear quadrupole interactions (NQIs) at Ta-181 ion probe in the polycrystalline intermetallic alloy gamma-Ni3Al doped with 0.2 at. % Hf were performed in the temperature range 78-1230K, in order to determine the lattice location of Hf atoms in the ordered gamma-Ni3Al structure. The two NQIs obtained are discussed within the present L1(2) cubic structure and a tetragonal distortion of L1(2) to another two DO22 and L6(0) type structures. The first low frequency NQI at the site of the Ta-181 ion-probe after substitution of aluminum for hafnium in DO22 at ambient temperature, is v(Q1)(300 K) = 39(1) MHz with eta(1) = 0. The corresponding high frequency value on the second crystallographic site in L6(0), is v(Q2)(300 K) = 204(14) MHz with eta(2) = 0.47(11). These two NQIs have different temperature behavior. The presence of both DO22 and L6(0) tetragonal distortions of the parent cubic L1(2) lattice, detected after adding 0.2 at. % Hf, are with modulations to the lattice constant (a) with a ratio (c/a), 2.04 and 0.87, respectively. Ab initio calculations of electronic and structural properties and hyperfine parameters at the Ta-181 ion probe of the gamma-Ni3Al-0.2 at. % Hf alloy were performed using the full potential augmented plane wave plus local-orbital (APW+lo) method as implemented in the WIEN2k code. The accuracy of the calculations and comparison with the experimental results enabled us to identify the observed hyperfine interactions and to infer the EFG sign that cannot be measured in conventional TDPAC measurements. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

Among novel magnetic intermetallics based on rare earth-transition compounds, the Nd2Fe14B/alpha-Fe isotropic nanocomposites have been obtained by recrystallization from an amorphous phase, prepared by melt spinning. For variable 5 wt.% Fe and 10 wt.% Fe contents we recorded transmission Fe-57 Mossbauer spectra at the room temperature, hardened of the alpha-Fe phase by exchange interactions. The spectra have been analyzed in terms of ten Zeeman sextets and one paramagnetic doublet related to the Nd1.1Fe4B4 phase. One sextet corresponds to the alpha-Fe phase, whereas others are attributed to six non-equivalent Fe sites in the Nd2Fe14B structure, namely 16k(1), 16k(2), 8j(1), 8j(2), 4c, and 4e. The three remaining sextets belong to the Fe3B structure with three inequivalent Fe sites Fe-I(8g), Fe-II(8g) and Fe-III(8g). All relevant parameters for both nanocomposites: the magnetic hyperfine field, the isomer shift and the quadrupole splitting are determined for each of these sites. 17th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements, Sep 05-10, 2010, Imperial Hotel Convent Ctr, Annecy, France

Mossbauer spectrum measured on ferromagnetic HfFe2 at 296 K, consists of four six-line components and one doublet. The Laves phase HfFe2 has three kinds of crystal structures: cubic MgCu2(C15), hexagonal MgZn2(C14) and MgNi2(C36). We assigned two sextets to the 2a and 6h sites of C14, one to the C15 and the fourth sextet to the minor presence of alpha-Fe. The doublet originates from small amount of FeO, apparently a corrosion product. The pseudobinary compound of Hf0.75Ta0.25Fe2 (C14) undergoes the first - order transition to antiferromagnetic (AFM) state at about 180 K due to the strong spin fluctuation. Therefore, a magnetic sextet and a doublet were observed for the spectra assigned to the 6h and 2a site. The second sextet is attached to the minor presence of Fe3O4.

The perturbed angular correlation method has been employed to study the temperature dependence of the Ta-181 hyperfine interaction parameters in the poly-crystalline intermetallic compound alpha HfNi. At ambient temperature the frequency of the electric quadrupole interaction was omega(Q) = 26.0(2) Mrad/s and the asymmetry parameter eta = 0.22(1). The magnitude of the observed electric field gradient decreases with increasing temperature from 78 to 900 K. The calculations were done using the augmented plane wave plus local orbitals method as implemented in the WIEN2k code, using the generalized gradient approximation. In addition, a supercell calculation with Ta impurity located at the hafnium site was performed. The obtained result is in a good agreement with the experiment. 8th International Workshop on Application of Lasers and Storage Devices in Atomic Nuclei Research - Recent Achievements and Future Prospects (LASER 2009), Jun 22-25, 2009, Poznan, Poland

У овом раду истраживана су поликристална интерметална једињења γ′–Ni3Al са примесама атома хафнијума и γ′–Ni3Al са примесама атома гвожђа. Испитивања локалне структуре, магнетних и електричних особина γ′–Ni3Al једињења допираних атомима Hf или атомима Fe извршена су методама дифракције Х–зрачења, мерењима магнетизације, као и применом временски разложених пертурбованих угаоних корелација и спектроскопије Mössbauer–овог ефекта, које су омогућиле истраживања хиперфиних интеракција на језгрима примеса Hf и на језгрима примеса Fe. Ова експериментална истраживања испитиваних система су употпуњена прорачунима енергије дефеката, као и параметара структуре и хиперфиних интеракција на основу првих принципа. Главни циљ експерименталних истраживања и теоријских прорачуна интерметалне γ′– Ni3Al фазе са примесама атома хафнијума, односно гвожђа био је да се одреди преферентно позиционирање атома Hf, односно атома Fe у γ′–Ni3Al решетки, као и њихов утицај на кристалну решетку у коју се уграђују. Aнализoм дифракције Х–зрака испитиваних Hf допираних Ni3Al узорака утврђено је присуство кубне γ′ фазе (ознака L12) у испитиваним Hf–Ni3Al легурама, као и њене две тетрагоналне трансформације L60 и D022. Анализа је показала да је кубна L12 фаза доминантна у односу на тетрагоналне фазе испитиваних Hf–Ni3Al узорака. Мерења хиперфиних интеракција на проби 181Та, језгру–потомку 181Hf, у легурама 0.2, 0.5 и 5 at.% Hf – Ni3Al извршена су у температурском опсегу од 78 K до 1230 K. Измерене вредности хиперфиних параметара приписане су одређеним позицијама атома Hf у присутним Ni3Al фазама: L12, D022 и L60. Присуствo 181Ta–сигнала који је константан у времену кореспондира атомима Hf на позицији Al атома у доминантној L12 фази. За све три испитиване легуре, измерена нижа вредност спин независне електричне iii квадруполне фреквенције додељена је електричној квадруполној интеракцији која дејствује на атоме Hf који су заменили атоме Al у тетрагоналној D022 фази. Измерена виша вредност фреквенције кореспондира атомима Hf на позицијама атома Al у тетрагоналној L60 фази. Резултати прорачуна параметара хиперфиних интеракција, електронских и структурних особина Hf–Ni3Al легура из првих принципа изведених методом проширених равних таласа са локалним орбиталама коришћењем WIEN2k (“An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program”) кода коректно репродукују вредности добијене у експерименталним мерењима. Прорачуни енергије дефеката базирани на теорији функционала густине изведени су VASP (“the Vienna ab–initio simulation package”) кодом. Прорачунате електронске структуре проба у разматрању са тачкастим групама симетрије њихових позиција помогли су у идентификовању порекла хиперфиних интеракција и утврдили да је преферентна позиција хафнијума на позицији коју заузимају атоми Al у Ni3Al. Карактеризација узорака γ′–Ni3Al допираних гвожђем извршена је дифракцијом Х–зрачења и мерењима магнетизације. Локална електронска и магнетна структура, хиперфине интеракције пробе 57Fe, као и фазни састав легура Ni2.82Fe0.18Al и Ni2.64Fe0.36Al истражени су спектроскопијом Mössbauеr–овог ефекта. Резултати прорачуна електронских особина Fe–Ni3Al легура из првих принципа методом пројектора проширених таласа као и резултати прорачуна енергије дефеката објашњавају електронску структуру, хиперфине интеракције и преферентну позицију атома Fe у легури γ′–Ni3Al са мањком никла. Вредност израчунате највеће компоненте тензора градијента електричног поља, Vzz = 1.6 1021 Vm-2 на основу вредности параметара добијених из Mössbauеr–ових спектара, указује да у обе испитиване легуре атоми гвожђа замењују атоме никла у γ′–Ni3Al. The dissertation addresses the local crystal structure and hyperfine interactions of hafnium or iron doped polycrystalline intermatallic γ′–Ni3Al alloys. The local structure, magnetic and electrical properties of γ′–Ni3Al compounds doped with Hf atoms or Fe atoms were investigated by the X ray diffraction, magnetization, time differential perturbed angular correlation spectroscopy and Mössbauer–effect spectroscopy. The last two experimental methods provided insight into hyperfine interactions of Hf– and Fe–nucleus. This was complemented by the calculations of the energy of the defects, as well as with ab initio calculations of structural and hyperfine interactions parameters. The main goal of the experimental and theoretical investigations of the intermetallic γ′–Ni3Al phase doped with Hf or Fe atoms was to determine the site preference of dopant atoms in the γ′–Ni3Al matrix, as well as their influence on the host lattice. The X–ray diffraction measurements of the Hf doped Ni3Al samples revealed the presence of the cubic γ′ phase (usually denoted by L12) and its two tetragonal distortions: D022 and L60. The refinement of XRD data showed the dominant presence of the cubic L12 phase in the Hf–Ni3Al samples, with the minority presence of the two tetragonal phases. The measurements of the hyperfine interactions of the 181Та–probe in the 0.2, 0.5 and 5 at.% Hf – Ni3Al alloys (181Та–nucleus is the daughter–nucleus of the 181Hf–parent nucleus) were done in the temperature range 78 K to 1230 K. The measured hyperfine parameters values were assigned to the various Hf atom sites in the different crystal structures (cubic and tetragonal) present in the Ni3Al alloys. The presence of 181Та–signal constant in time is ascribed to Hf atoms at the Al sites in dominant L12 phase. For all investigated alloys, the lower value of the spin independent electric quadrupole frequency was ascribed to the electric quadrupole interaction of the Hf nuclei substituting on the Al sites in the tetragonal D022 phase in the Hf–Ni3Al v alloys. The higher value of the spin independent electric quadrupole frequency corresponded to the electric quadrupole interactions of the Hf nuclei substituting on the Al sites in the tetragonal L60 phase in the Hf–Ni3Al alloys. The ab initio calculations of electronic and structural properties and hyperfine parameters of the 181Ta ion probe in the Hf–Ni3Al alloys, performed using the full potential augmented plane wave plus local–orbital method as implemented in the WIEN2k code, correctly reproduce the experimental results. The DFT (density functional theory) calculations of point defect energies were done by using the Vienna ab initio simulation package VASP. The ab initio calculations enable discussion on the structural and electronic properties of the Ni3Al polycrystalline alloys. The joint experimental and theoretical investigations enabled us to identify the observed hyperfine interactions and showed that hafnium additions prefer aluminum sites in Ni3Al. The structural and magnetic characterizations of the Fe doped γ′–Ni3Al samples were done by the X–ray diffraction and magnetization measurements. The local electronic and magnetic structure, the hyperfine interactions of the 57Fe–probes, as well as the phase composition of the Ni2.82Fe0.18Al and Ni2.64Fe0.36Al alloys were investigated by means of the Mössbauer–effect spectroscopy. The ab initio calculations performed with the projector augmented wave method and the calculations of the energies of iron point defects were done to elucidate the electronic structure, the hyperfine interactions and site preference of Fe doped Ni–deficit γ′–Ni3Al. The value of calculated electric field gradient tensor Vzz = 1.6 1021 Vm-2 matches well with the results of Mössbauer spectroscopy and indicates weak preference of iron dopant atoms for Ni sites.

У овом раду истраживана су поликристална интерметална једињења γ′–Ni3Al са примесама атома хафнијума и γ′–Ni3Al са примесама атома гвожђа. Испитивања локалне структуре, магнетних и електричних особина γ′–Ni3Al једињења допираних атомима Hf или атомима Fe извршена су методама дифракције Х–зрачења, мерењима магнетизације, као и применом временски разложених пертурбованих угаоних корелација и спектроскопије Mössbauer–овог ефекта, које су омогућиле истраживања хиперфиних интеракција на језгрима примеса Hf и на језгрима примеса Fe. Ова експериментална истраживања испитиваних система су употпуњена прорачунима енергије дефеката, као и параметара структуре и хиперфиних интеракција на основу првих принципа. Главни циљ експерименталних истраживања и теоријских прорачуна интерметалне γ′– Ni3Al фазе са примесама атома хафнијума, односно гвожђа био је да се одреди преферентно позиционирање атома Hf, односно атома Fe у γ′–Ni3Al решетки, као и њихов утицај на кристалну решетку у коју се уграђују. Aнализoм дифракције Х–зрака испитиваних Hf допираних Ni3Al узорака утврђено је присуство кубне γ′ фазе (ознака L12) у испитиваним Hf–Ni3Al легурама, као и њене две тетрагоналне трансформације L60 и D022. Анализа је показала да је кубна L12 фаза доминантна у односу на тетрагоналне фазе испитиваних Hf–Ni3Al узорака. Мерења хиперфиних интеракција на проби 181Та, језгру–потомку 181Hf, у легурама 0.2, 0.5 и 5 at.% Hf – Ni3Al извршена су у температурском опсегу од 78 K до 1230 K. Измерене вредности хиперфиних параметара приписане су одређеним позицијама атома Hf у присутним Ni3Al фазама: L12, D022 и L60. Присуствo 181Ta–сигнала који је константан у времену кореспондира атомима Hf на позицији Al атома у доминантној L12 фази. За све три испитиване легуре, измерена нижа вредност спин независне електричнеiiiквадруполне фреквенције додељена је електричној квадруполној интеракцији којадејствује на атоме Hf који су заменили атоме Al у тетрагоналној D022 фази.Измерена виша вредност фреквенције кореспондира атомима Hf на позицијамаатома Al у тетрагоналној L60 фази.Резултати прорачуна параметара хиперфиних интеракција, електронских иструктурних особина Hf–Ni3Al легура из првих принципа изведених методомпроширених равних таласа са локалним орбиталама коришћењем WIEN2k (“AnAugmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program”) кода коректно репродукујувредности добијене у експерименталним мерењима. Прорачуни енергије дефекатабазирани на теорији функционала густине изведени су VASP (“the Vienna ab–initiosimulation package”) кодом. Прорачунате електронске структуре проба уразматрању са тачкастим групама симетрије њихових позиција помогли су уидентификовању порекла хиперфиних интеракција и утврдили да је преферентнапозиција хафнијума на позицији коју заузимају атоми Al у Ni3Al.Карактеризација узорака γ′–Ni3Al допираних гвожђем извршена једифракцијом Х–зрачења и мерењима магнетизације. Локална електронска имагнетна структура, хиперфине интеракције пробе 57Fe, као и фазни састав легураNi2.82Fe0.18Al и Ni2.64Fe0.36Al истражени су спектроскопијом Mössbauеr–овогефекта. Резултати прорачуна електронских особина Fe–Ni3Al легура из првихпринципа методом пројектора проширених таласа као и резултати прорачунаенергије дефеката објашњавају електронску структуру, хиперфине интеракције ипреферентну позицију атома Fe у легури γ′–Ni3Al са мањком никла. Вредностизрачунате највеће компоненте тензора градијента електричног поља, Vzz = 1.61021 Vm-2 на основу вредности параметара добијених из Mössbauеr–ових спектара,указује да у обе испитиване легуре атоми гвожђа замењују атоме никла у γ′–Ni3Al. The dissertation addresses the local crystal structure and hyperfine interactions of hafnium or iron doped polycrystalline intermatallic γ′–Ni3Al alloys.The local structure, magnetic and electrical properties of γ′–Ni3Al compounds doped with Hf atoms or Fe atoms were investigated by the X ray diffraction, magnetization, time differential perturbed angular correlation spectroscopy and Mössbauer–effect spectroscopy. The last two experimental methods provided insight into hyperfine interactions of Hf– and Fe–nucleus. This was complemented by the calculations of the energy of the defects, as well as with ab initio calculations of structural and hyperfine interactions parameters.The main goal of the experimental and theoretical investigations of the intermetallic γ′–Ni3Al phase doped with Hf or Fe atoms was to determine the site preference of dopant atoms in the γ′–Ni3Al matrix, as well as their influence on the host lattice.The X–ray diffraction measurements of the Hf doped Ni3Al samples revealed the presence of the cubic γ′ phase (usually denoted by L12) and its two tetragonal distortions: D022 and L60. The refinement of XRD data showed the dominant presence of the cubic L12 phase in the Hf–Ni3Al samples, with the minority presence of the two tetragonal phases. The measurements of the hyperfine interactions of the 181Та–probe in the 0.2, 0.5 and 5 at.% Hf – Ni3Al alloys (181Та–nucleus is the daughter–nucleus of the 181Hf–parent nucleus) were done in the temperature range 78 K to 1230 K. The measured hyperfine parameters values were assigned to the various Hf atom sites in the different crystal structures (cubic and tetragonal) present in the Ni3Al alloys. The presence of 181Та–signal constant in time is ascribed to Hf atoms at the Al sites in dominant L12 phase. For all investigated alloys, the lower value of the spin independent electric quadrupole frequency was ascribed to the electric quadrupole interaction of the Hf nuclei substituting on the Al sites in the tetragonal D022 phase in the Hf–Ni3Al valloys. The higher value of the spin independent electric quadrupole frequency corresponded to the electric quadrupole interactions of the Hf nuclei substituting on the Al sites in the tetragonal L60 phase in the Hf–Ni3Al alloys.The ab initio calculations of electronic and structural properties and hyperfine parameters of the 181Ta ion probe in the Hf–Ni3Al alloys, performed using the full potential augmented plane wave plus local–orbital method as implemented in the WIEN2k code, correctly reproduce the experimental results. The DFT (density functional theory) calculations of point defect energies were done by using the Vienna ab initio simulation package VASP. The ab initio calculations enable discussion on the structural and electronic properties of the Ni3Al polycrystalline alloys.The joint experimental and theoretical investigations enabled us to identify the observed hyperfine interactions and showed that hafnium additions prefer aluminum sites in Ni3Al.The structural and magnetic characterizations of the Fe doped γ′–Ni3Al samples were done by the X–ray diffraction and magnetization measurements. The local electronic and magnetic structure, the hyperfine interactions of the 57Fe–probes, as well as the phase composition of the Ni2.82Fe0.18Al and Ni2.64Fe0.36Al alloys were investigated by means of the Mössbauer–effect spectroscopy. The ab initio calculations performed with the projector augmented wave method and the calculations of the energies of iron point defects were done to elucidate the electronic structure, the hyperfine interactions and site preference of Fe doped Ni–deficit γ′–Ni3Al. The value of calculated electric field gradient tensor Vzz = 1.6 1021 Vm-2 matches well with the results of Mössbauer spectroscopy and indicates weak preference of iron dopant atoms for Ni sites.