發(fā)布時間：2017-03-30 22:16

  本文關鍵詞：二維納米材料化學修飾及高性能催化劑構(gòu)建的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯二維材料,是由碳原子以sp~2雜化鍵排列在六方晶格中的平面結(jié)構(gòu)。由于其獨特的光學性質(zhì)、電子性質(zhì)、磁性、機械性能已經(jīng)引起了各個研究領域的廣泛關注。最近研究表明化學摻雜石墨烯能有效調(diào)節(jié)石墨烯的電子性質(zhì)和磁性質(zhì)。在各種非金屬元素(例如:B、N、S、F、P等)的摻雜中N原子摻雜具有明顯的優(yōu)勢。硼氮納米片是石墨烯的類似物具有比石墨烯更高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,但硼氮納米片具有很寬的帶隙(-6eV),因此限制了硼氮納米片的應用。研究發(fā)現(xiàn)化學修飾不僅可以增強BN納米片溶解度,而且可以有效調(diào)控BN納米片的電、磁學性質(zhì),從而拓寬了其應用前景。在本論文中,我們主要研究了Pt_13納米粒子在氮摻雜石墨烯上的沉積作用及醛基修飾對硼氮納米片表面電子性質(zhì)的影響。(1)首先我們采用密度泛函理論研究了Pt_13納米粒子沉積在三種不同種氮摻雜石墨烯上的結(jié)構(gòu)及其電子性質(zhì)及氧原子在此復合材料上的吸附作用。研究結(jié)果表明N摻雜能增強石墨烯Pt_13納米粒子的結(jié)合強度,從而增強體系的穩(wěn)定性。由于Pt_13納米粒子的d帶中心下降使得一定數(shù)目的電子從Pt_13納米粒子轉(zhuǎn)移到了基底上。從而降低了氧原子在此復合材料上的吸附作用。因而,N摻雜石墨烯的負載增強了Pt納米粒子的催化活性。(2)我們運用密度泛函理論計算不同醛基覆蓋率在硼氮納米片表面上的吸附作用并研究醛基吸附對硼氮納米片結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明單個醛基在硼氮納米片吸附非常弱,吸附能可忽略不計(-0.09 eV)。更多醛基吸附時,醛基更喜歡成對吸附在硼氮納米片的B原子和鄰位的N原子上(分別從兩面進行吸附)。醛基的覆蓋率能高達40%其吸附能為-0.29eV。醛基修飾能有效調(diào)節(jié)硼氮納米片的帶隙,進而增強其導電性。本文研究結(jié)果表明氮摻雜缺陷石墨烯不僅可以增強納米粒子的穩(wěn)定性而且可以降低氧原子的吸附能,有望作為氧化還原反應的催化劑。醛基修飾硼氮納米片可以有效的降低硼氮納米片的帶隙,從而為拓寬其應用領域提供理論指導和線索。
【關鍵詞】：h-BN納米片 氮摻雜缺陷石墨烯 密度泛函理論 Pt_13團簇
【學位授予單位】：哈爾濱師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 石墨烯的研究進展10-14
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)11-12
• 1.2.3 石墨烯在催化領域的應用12-14
• 1.3 石墨烯的化學修飾14-15
• 1.3.1 石墨烯的化學官能化14
• 1.3.2 h-BN納米片的研究進展14-15
• 1.4 本論文研究的意義和內(nèi)容15-16
• 第2章 理論化學方法16-19
• 2.1 密度泛函理論16-18
• 2.1.1 Thomas-Fermi模型16-17
• 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理17
• 2.1.3 Kohn-Sham方程17-18
• 2.1.4 交換相關能泛函18
• 2.2 本論文所使用的軟件18-19
• 2.2.1 Dmol~3簡介18
• 2.2.2 函數(shù)18
• 2.2.3 基組18-19
• 第3章 氮摻雜石墨烯負載Pt_13納米粒子高穩(wěn)定性及催化性能的理論研究19-32
• 3.1 研究背景19-20
• 3.2 計算方法20-21
• 3.3 結(jié)果與討論21-31
• 3.3.1 Pt_13納米粒子與氮摻雜石墨烯的相互作用21-25
• 3.3.2 Pt_13納米粒子/氮摻雜石墨烯復合材料的電子性質(zhì)25-28
• 3.3.3 Pt_13/氮摻雜石墨烯復合材料氧化還原反應的催化反應活性28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 醛基修飾六方硼氮納米片：結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的理論研究32-45
• 4.1 研究背景32
• 4.2 計算方法32-33
• 4.3 結(jié)果和討論33-44
• 4.3.1 不同覆蓋率的醛基在硼氮納米片上的吸附33-40
• 4.3.2 醛基修飾六方硼氮納米片體系的電子性質(zhì)40-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻46-58
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文58-60
• 致謝60

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸必志,陳振興,黃巧萍,劉輝;納米片狀鋁粉的制備及其發(fā)展動態(tài)[J];粉末冶金工業(yè);2004年02期

2 曾樂勇;王維彪;梁靜秋;夏玉學;雷達;趙海峰;;碳纖維襯底上定向碳納米片陣列的制備[J];功能材料與器件學報;2008年03期

3 母建林;劉穎;王輝;葉金文;文曉剛;谷林;;微波法合成金納米片[J];化工新型材料;2010年07期

4 高凌云;;單原子層納米片新技術[J];現(xiàn)代物理知識;2011年02期

5 唐春娟;楊慧琴;張永勝;蘇劍峰;;鉍納米線和納米片的制備[J];材料研究學報;2011年03期

6 龍麗珍;謝亞;黃小林;劉新利;王世良;賀躍輝;趙中偉;;氧化鋁納米片的氣相合成及其力學性能[J];粉末冶金材料科學與工程;2011年06期

7 任蘭正;王金秀;孫開蓮;;羥基離子液體中單晶金納米片的制備與表征(英文)[J];材料科學與工程學報;2012年03期

8 高燁;王曉菊;邊江魚;;氫氧化鎂納米片的合成及其潤滑性能的研究[J];分子科學學報;2012年04期

9 莫博;闞彩俠;柯善林;從博;徐麗紅;;銀納米片的研究進展[J];物理化學學報;2012年11期

10 張好成;劉培香;;二硫化鉬納米片功函數(shù)相關研究獲進展[J];功能材料信息;2013年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊曉華;楊化桂;李春忠;;{001}晶面主導的銳鈦二氧化鈦納米片的熱穩(wěn)定性研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

2 楊曉晶;;無機納米片的制備和再配列的進展[A];中國化學會第26屆學術年會無機與配位化學分會場論文集[C];2008年

3 劉德宇;葉澤中;林海昕;任斌;田中群;;銅納米片及其復雜合金納米結(jié)構(gòu)的合成及應用[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

4 張東陽;丁書江;Xiong Wen(David)Lou;;二硫化鉬納米片復合材料的制備及其鋰離子存儲性能[A];中國化學會第28屆學術年會第5分會場摘要集[C];2012年

5 虞夢娜;杜祝祝;林進義;解令海;黃維;;萘酰亞胺基有機納米片的二維生長和納米復合[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

6 崔聰穎;成英文;李文靜;邱翠翠;馬厚義;;金納米片的刻蝕過程及其腐蝕機理[A];2010年全國腐蝕電化學及測試方法學術會議摘要集[C];2010年

7 張橋;;銀納米片的膠體合成[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第26分會：膠體與界面[C];2014年

8 陳圓;丁歡歡;劉天晴;;層狀液晶中金屬納米片的制備[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第26分會：膠體與界面[C];2014年

9 楊海麗;劉益江;周鵬;王啟光;梁福鑫;楊振忠;;響應性聚合物/無機復合Janus納米片的制備及其性能研究[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題J：高分子復合體系[C];2013年

10 陳小蘭;師賽鴿;黃藝專;陳美;湯少恒;莫世廣;鄭南峰;;不同表面修飾對鈀納米片活體行為的影響[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第05分會：無機化學[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 劉霞;科學家利用超薄沸石納米片造出高效催化劑[N];科技日報;2012年

2 馮衛(wèi)東;新型透明塑料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣金剛;層狀分子篩的層間修飾與結(jié)構(gòu)解析[D];華東師范大學;2015年

2 郭琬;鉍系氧酸鹽的形貌調(diào)控及其光催化性能研究[D];東北師范大學;2015年

3 張文東;BiOBr和C_3N_4的制備、表征及可見光催化氧化羅丹明B性能研究[D];重慶大學;2015年

4 尹莉;氧化鎢納米片與石墨烯基多級復合納米材料的構(gòu)筑與氣敏性能研究[D];鄭州大學;2015年

5 李秀萬;氧化錳電極的納米結(jié)構(gòu)設計、制備及其儲鋰性能研究[D];蘭州大學;2015年

6 劉飛;氮化硼基納米材料與薄膜的催化劑輔助生長及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 李蓓蓓;富含{001}晶面二氧化鈦光催化劑的可控制備及性能研究[D];大連理工大學;2015年

8 朱金保;3d過渡金屬氧化物超薄納米片的合成及其儲能性質(zhì)研究[D];中國科學技術大學;2013年

9 錢紅梅;金屬、半導體納米片的調(diào)控合成、組裝及光電性能研究[D];北京理工大學;2015年

10 胡晨暉;基于層狀鈮酸鉀和α-磷酸鋯的光降解和烯烴環(huán)氧化催化劑研究[D];南京大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李濤;基于氧化鎢納米片多級復合納米結(jié)構(gòu)的制備與光催化性能研究[D];鄭州大學;2012年

2 鄒浩琳;功能化石墨烯與二硫化鉬納米片的制備及其在電化學傳感器中的應用[D];西南大學;2015年

3 李幫林;二維與零維二硫化鉬納米材料的制備及生物傳感應用研究[D];西南大學;2015年

4 胡連仁;二硫化鉬（MoS_2）基復合納米材料的制備及其電化學儲鋰性能研究[D];鄭州大學;2015年

5 王楠;超臨界二氧化碳輔助構(gòu)筑的乳液環(huán)境中制備二維層狀材料及其功能化應用研究[D];鄭州大學;2015年

6 韓美勝;球磨法制備六方氮化硼納米片的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 吳敢敢;石墨烯（石墨納米片）/環(huán)氧樹脂船用涂料防腐性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

8 鄒志娟;共軛分子/二氧化鈦復合材料的結(jié)構(gòu)設計與催化性質(zhì)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

9 何亞飛;二維納米鉬化合物及其功能復合材料的制備與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

10 孫亞健;二維層狀Ti_3C_2納米片的液相剝離及在LIBs中的充放電特性[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

  本文關鍵詞：二維納米材料化學修飾及高性能催化劑構(gòu)建的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：278215