开题报告和任务书全.docx

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开题报告和任务书全

毕业设计（论文）开题报告

题目：

课题类别：

设计□论文√

学生姓名：

学号：

班级：

专业（全称）：

指导教师：

年月

一、本课题设计（研究）的目的：

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：

重点与难点:

途径：

四、设计（研究）进度计划：

（1）1-6周：

（2）7-8周：

（3）9-12周：

（4）13-16周：

（5）17周：

（6）18周：

（7）19-20周：

参考文献：

指导教师意见

签名：

月日

教研室（学术小组）意见

教研室主任（学术小组长）（签章）：

月日

样式：

毕业设计（论文）开题报告

题目：

NiS物性的第一性原理研究

课题类别：

设计□论文√

学生姓名：

学号：

XXXXXX

班级：

XXXX

专业（全称）：

XXXX

指导教师：

XXXX

XXX年XX月

一、本课题设计（研究）的目的：

硫化镍主要存在二种不同的结构：

即菱形的B13结构和六角的B8结构。

本论文将以B13结构的单硫化镍（millerite）为研究对象，通过第一性原理计算，全面系统地研究它的结构、能带、费米面以及声子谱等性质，深入地认识和理解硫化镍的各种物理性质，进而为milleriteNiS的进一步研究和工业应用的提供理论指导。

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

1、硫化镍

硫化镍是一种无机化合物，英文名字为Nickelsulfide，分子式为NiS，分子量是90.77，密度：

5.3-5.6g/mL,25/4℃，常温常压下可以稳定存在，会和氧化物或酸反应。

它的储存方式是处于常温密闭状态下，避光和通风干燥。

它的晶体是黄铜黄色，而粉末是黑色。

硫化镍主要是以镍盐和硫化氢为原材料来生产的。

硫化镍有两种结构，分别为α结构（B8结构，六角晶胞）和β结构（B13结构，菱形晶胞），它们相对密度分别为5.3～5.65（α），5.0～5.6（β），熔点分别为797℃（α），810℃（β）。

α-NiS溶于盐酸,在空气中转变成Ni（OH）S。

β-NiS在2mol/LHCl中煮沸,迅速溶解。

它们均溶于硝酸和王水。

在379℃以下，硫化镍是处于稳定的β结构中，而高于这温度时候，它却处于α结构中。

硫化镍主要以镍盐和硫化氢为原材料来生产的。

以下是两种结构的合成方法：

α-NiS：

图1 ：

α结构硫化镍的合成方法

a—0.2mol/LNiCl2和0.8mol/LNH4Cl；

b—浸没在水中的块状FeS；c—洗涤用水；d—NH4Cl的饱和溶液（含过量固体）；

e—浓氢氧化钾溶液；f—洗涤用水；g—玻璃砂芯滤器；h—汞。

用不含O2和CO2的N2气驱尽仪器中的空气，同时煮沸各仪器中的液体，然后在N2气流中冷却。

在b中产生不含CO2的H2S气体，使a瓶内产生硫化物沉淀。

β-NiS：

NiS:

Ni+SNiS

将化学计量的Ni和S混合物在密封的真空石英管内加热至900℃,反应6h即得。

所用的仪器装置和制备α-NiS的相同。

所不同的是在a瓶中放置用稀硫酸略微酸化的0.5mol/LNiSO4。

反应前必须严格排出空气。

沉淀的处理方法同α-NiS。

硫化镍的应用很广，比如用作催化剂，光电导，可再充电的锂子电池负极，太阳能储存器，窗玻璃嵌板等等各方面的材料。

硫化镍相关的研究也在不断地进行，应用的领域也在慢慢扩大。

当然，硫化镍在带给我们好处的同时，也带来了危害。

比如钢化玻璃“自爆”现象，与玻璃在制作过程中有时会在其内部残留硫化镍。

它不会像一般物质一样热胀冷缩，恰恰相反，它会热缩冷胀。

由于钢化玻璃是由普通玻璃高温骤冷处理之后制成的，在这一过程中，硫化镍得体积先是受热缩小，后又冷却膨胀，这使钢化玻璃内部出现很大的应力，这就会使钢化玻璃出现自爆，损害玻璃。

另外，在锂子电池中的硫化镍对水体也产生危害的，并且严重，所以即使小量产品都不能接触地下水，水道或污水系统。

为了扩大硫化镍的在工业方面的应用，降低它所带来的危害，因此有必要去系统地研究它的性质，从而全面深入地了解它，以期达到目的。

2、B13结构的硫化镍

从上面阐述可知，硫化镍存在两种结构——α结构（B8）和β结构（B13）（如图2）。

因为B8结构的NiS具有比较特殊磁性和导电性，以及体系的强电子关联效应，从基础物理角度具有极大的研究价值，所以关于B8结构的研究已经很全面深入。

而菱形的B13结构的硫化镍则被研究得很少。

虽然关于B13结构研究的文章也有不少，但是都不是很系统。

比如Krishnakumar等人[1]利用X射线和紫外线的光电效应对硫化镍的电子结构进行了研究，成功地描述硫化镍的晶体结构和成键情况。

Sowa等人[2]利用X射线对处于高温高压真空下的硫化镍的进行衍射，发现了硫化镍转变的温度（379℃）及温度与压强的关系。

Guillaume等人[3]通过偏振拉曼光谱学研究单晶硫化镍的光频声子。

从以上来看，硫化镍没被系统地研究，对硫化镍的了解还存在欠缺，所以有必要系统地研究硫化镍，从而更全面地了解它。

图2：

硫化镍的原子结构

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：

重点与难点:

1、学习和理解相关的原理——第一性原理，密度泛函，准谐近似，同时还要学会相关软件的操作及编程，如VASP，Python，Phonopy及VMD，Xcrysden。

2、结合原理对所得的结论进行分析，同时还要将所得的数据同实验数据对比。

3、利用第一性原理计算，精度高，但计算量大，运算过程冗长，琐碎。

途径：

通过AtomicSimulationEnvironment（ASE），结合Python语言，VASP及Phonopy进行模拟计算。

1、通过ASE结合Python语言进行原子模拟和对相关的参数进行收敛计算。

2、利用VASP计算,得到B13-NiS的电子结构，包括态密度和分态密度能带结构及费米面。

3、在利用VASP得到力常数的基础上，结合Phonopy计算得到声子谱及热力学参数。

4、利用Xcrysden，VMD画图工具进行数据处理和作图。

四、设计（研究）进度计划：

（8）1-6周：

资料查阅及准备，了解密度泛函理论的相关理论基础；

（9）7-8周：

开题报告（含文献综述）与外文翻译

（10）9-12周：

晶格参数、电子结构、费米面计算

（11）13-16周：

声子谱计算、准谐近似计算热力学量

（12）17周：

撰写论文

（13）18周：

审阅及修改

（14）19-20周：

定稿及答辩

参考文献：

[1]S.R.Krishnakumar,N.ShanthiandD.D.Sarma.ElectronicstructureofmilleriteNiS[J].PhysRevB,2002,66:

115105（1-6）

[2]H.Sowa,H.Ahsbahs,W.Schmitz.X-raydiffractionstudiesofmilleriteNiSundernon-ambientconditions[J].PhysChemMinerals,2004,31:

321–327

[3]FrancoisGuillaume,ShanshanHuang,Kenneth,D.M.Harris,MichelCouzi1andDavidTalaga1.Opticalphononsinmillerite（NiS）fromsingle-crystalpolarizedRamanspectroscopy[J].J.RamanSpectrosc,2008,39:

1419–1422

[4]Wei-BingZhang, Xiao-BingXiao, Wei-YangYu, NaWang, Bi-YuTang.ElectronicstructureandFermisurfacecharacterofLaNiPOfromfirstprinciplesPhys[J].PhysRevB,2008,77:

214513（1-6）

[5]Yonggang,G.Yu,Nancy,L.Ross.VibrationalandthermodynamicpropertiesofNi3S2polymorphsfromfirst-principlescalculations[J].PhysChemMiner ,2011, 38 （3）:

241-249

[6]P.Raybaud,J.Hafner,G.KresseandH.Toulhoat.Abinitiodensityfunctionalstudiesoftransition-metalsulphides:

II.Electronicstructure[J].J.PhysCondensMatter,1997,9:

11107–11140

[7]CharlesTPrewitt,StephenAGramschandYingweiFei.High-pressurecrystalchemistryofnickelsulphides[J].JPhysCondensMatter,2002,14:

11411–11415

[8]M.Ogawa, A.Gray, P.M.Sheverdyaeva, P.Moras, H.Hong, L.-C.Huang, S.-J.Tang, K.Kobayashi, C.Carbone, T.-C.Chiang,and I.Matsuda.ControllingtheTopologyofFermiSurfacesinMetalNanofilms[J].PhysRevLett,2012,109:

026802（1-4）

[9]S.R.Krishnakumar,N.Shanthi,PriyaMahadevanandD.D.Sarma.ElectronicstructureofNiS1-xSex[J].PhysRevB,2000,61（24）:

16370-16376

[10]谢希德，陆栋.固体能带理论[M].上海：

复旦大学出版社，2007

[11]J.M.Rowell,P.W.Anderson,andD.E.Thomas.ImageofthePhononSpectrumintheTunnelingCharacterisiticbetweenSuperconductors[J].PhysRevLett,1963,10:

7-8

[12]S.Nunomura,J.Goree,S.Hu,X.Wang,A.Bhattacharjee,andK.Avinash.PhononSpectruminaPlasmaCrystal[J].PhysRevLett,2002,89:

035001（1-4）

指导教师意见

签名：

月日

教研室（学术小组）意见

教研室主任（学术小组长）（签章）：

月日

毕业设计（论文）任务书

学院专业班

题目　　

任务起止日期：

年月日～年月日

学生姓名学号

指导教师

教研室主任年月日审查

院长年月日批准

一、毕业设计（论文）任务

课题内容

课题任务要求

课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）

主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）

同组设计者

注：

1.此任务书由指导教师填写。

如不够填写，可另加页。

2.此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。

3.此任务书可从教务处网页表格下载区下载

二、毕业设计（论文）工作进度计划表

序号

毕业设计（论文）工作任务

工作进度日程安排

周次

注：

1.此表由指导教师填写；

2.此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；

3.进度安排请用“一”在相应位置画出。

三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表

时间

第一阶段

第二阶段

第三阶段

内容

组织纪律

完成任务情况

组织纪律

完成任务情况

组织纪律

完成任务情况

检

查

记

录

教师

签字

签字日期

注：

1.此表应由指导教师认真填写。

阶段分布由各学院自行决定。

2.“组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。

3.“完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。

包括优点，存在的问题与建议

4.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。

四、学生毕业设计（论文）装袋要求：

1.毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。

（1）封面

（2）扉页

（3）毕业设计（论文）任务书（4）中文摘要

（5）英文摘要（6）目录

（7）正文（8）参考文献

（9）致谢（10）附录（公式的推演、图表、程序等）

（11）附件1：

开题报告（文献综述）（12）附件2：

译文及原文影印件

2.需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。

3.修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。

4.《毕业设计（论文）成绩评定册》一份。

5．论文电子文档[由各学院收集保存]。

学生送交全部文件日期

学生（签名）

指导教师验收（签名）

样式：

毕业设计（论文）任务书

XXXXX学院XXXX专业物理XXXX班

题目　　NiS物性的第一性原理研究

任务起止日期：

2013年4月1日～2013年6月21日

学生姓名XXXX学号XXXXXXXX

指导教师XXX

教研室主任年月日审查

院长年月日批准

一、毕业设计（论文）任务

课题内容

金属Ni由于其优良的性能，在许多不同的领域如磁性、催化剂、电池材料等领域都有着十分广泛的应用。

然而硫中毒极大地严重影响了镍的性能，理解和控制硫中毒也成为相关领域关注的焦点。

显然，理解Ni-S形成的化合物是达到这一目的的基础。

单硫化镍存在十分丰富的物理化学性能，而受到人们广泛关注。

NiS主要存在二种不同的结构：

即菱形的B13结构和六角的B8结构。

本论文将以B13结构的单硫化镍为研究对象，基于密度泛函理论和准谐近似，全面系统研究NiS的结构、能带、费米面以及声子谱等性质。

（15）了解密度泛函理论的相关理论基础；

（16）熟悉密度泛函计算软件的使用，弄清具体的计算细节和收敛标准；

（17）研究NiS的平衡晶体常数，并与实验进行对比；

（18）研究和分析B13-NiS的电子结构包括能带结构，态密度和分态密度；

（19）研究NiS的费米面，分析费米面形状和特征；

（20）利用phononpy研究NiS的声子谱、声子态密度和常体积的热力学量如热容，焓等；

（21）利用准谐近似研究NiS的热力学性质，得到NiS的热膨胀系数等参量。

课题任务要求

1查阅参考文献；

2在规定的时间内，写出开题报告（含文献综述）；

3翻译一篇外文文献，字数符合要求；

4研究NiS的平衡晶体常数，电子结构包括能带结构，态密度和分态密度；

5获得NiS的费米面，分析费米面形状和特征；

6利用phononpy研究NiS的声子谱、声子态密度和常体积的热力学量如热容，焓等；

7利用准谐近似研究NiS的热力学性质，得到NiS的热膨胀系数等参量。

8在规定的时间内，撰写一篇毕业论文，字数符合要求；

9根据课题的进展情况分三阶段对工作进行总结；

10参加毕业论文答辩。

课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）

1.毕业论文（按要求装订）；

2.毕业论文电子文档（做论文过程中产生的所有电子文档）；

3.阶段工作总结（每个阶段的总结不少于1500个汉字）。

主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）

[1]S.R.Krishnakumar,N.ShanthiandD.D.Sarma.ElectronicstructureofmilleriteNiS[J].PhysRevB,2002,66:

115105（1-6）

[2]H.Sowa,H.Ahsbahs,W.Schmitz.X-raydiffractionstudiesofmilleriteNiSundernon-ambientconditions[J].PhysChemMinerals,2004,31:

321–327

[3]FrancoisGuillaume,ShanshanHuang,Kenneth,D.M.Harris,MichelCouzi1andDavidTalaga1.Opticalphononsinmillerite（NiS）fromsingle-crystalpolarizedRamanspectroscopy[J].J.RamanSpectrosc,2008,39:

1419–1422

[4]Wei-BingZhang, Xiao-BingXiao, Wei-YangYu, NaWang, Bi-YuTang.ElectronicstructureandFermisurfacecharacterofLaNiPOfromfirstprinciplesPhys[J].PhysRevB,2008,77:

214513（1-6）

[5]Yonggang,G.Yu,Nancy,L.Ross.VibrationalandthermodynamicpropertiesofNi3S2polymorphsfromfirst-principlescalculations[J].PhysChemMiner ,2011, 38 （3）:

241-249

[6]P.Raybaud,J.Hafner,G.KresseandH.Toulhoat.Abinitiodensityfunctionalstudiesoftransition-metalsulphides:

II.Electronicstructure[J].J.PhysCondensMatter,1997,9:

11107–11140

[7]CharlesTPrewitt,StephenAGramschandYingweiFei.High-pressurecrystalchemistryofnickelsulphides[J].JPhysCondensMatter,2002,14:

11411–11415

026802（1-4）

[9]S.R.Krishnakumar,N.Shanthi,PriyaMahadevanandD.D.Sarma.ElectronicstructureofNiS1-xSex[J].PhysRevB,2000,61（24）:

16370-16376

[10]谢希德，陆栋.固体能带理论[M].上海：

复旦大学出版社，2007

[11]J.M.Rowell,P.W.Anderson,andD.E.Thomas.ImageofthePhononSpectrumintheTunnelingCharacterisiticbetweenSuperconductors[J].PhysRevLett,1963,10:

7-8

[12]S.Nunomura,J.Goree,S.Hu,X.Wang,A.Bhattacharjee,andK.Avinash.PhononSpectruminaPlasmaCrystal[J].PhysRevLett,2002,89:

035001（1-4）

同组设计者

无

注：

1.此任务书由指导教师填写。

如不够填写，可另加页。

2.此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。

3.此任务书可从教务处网页表格下载区下载

二、毕业设计（论文）工作进度计划表

序号

毕业设计（论文）工作任务

工作进度日程安排

周次

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