本文是應用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,研究了鎳氧化物以及鎳氧化物與二維層狀材料生成的復合物的結(jié)構(gòu)及光電屬性。計算了NiO與二維層狀類石墨烯材料（石墨烯、氮摻雜石墨烯、氟摻雜石墨烯、g-C3N4）之間復合材料的幾何結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)以及光催化機理。同時還計算了缺陷條件下Ni（OH）2表面的電子性質(zhì)。具體工作內(nèi)容如下所示:（一）本節(jié)采用第一性原理計算的方法研究了Ni（OH）2以及缺陷態(tài)Ni（OH）2的表面性能。計算了Ni（OH）2的純潔表面與缺陷表面的態(tài)密度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等,結(jié)果表明,鎳空位、氧空位以及鎳氧空位均能提高氫氧化鎳的導電性能,使得體系由絕緣體相向金屬相轉(zhuǎn)變。尤其是兩個鎳空位存在時,體系結(jié)構(gòu)在熱力學上最穩(wěn)定,體系的導電性能更加優(yōu)異。同時,比較了Ni（OH）2（001）表面與Ni（OH）2（001）-V2Ni表面對尿素分子的吸附性能,結(jié)構(gòu)證明了Ni（OH）2（001）-V2Ni表面體系呈現(xiàn)富電子態(tài),更加能吸附尿素分子。這些計算結(jié)果說明,通過給Ni（OH）2制造各種本征缺陷,能更好地提高其電子傳輸性能,使其表面活性顯著增強。（二）通過模擬計算的方法研究了GR/NiO、GR-N/N... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

β-Ni(OH)2的晶體結(jié)構(gòu)

鎳氧化物復合材料的光電催化性能研究6這個整體稱為NiOH或NiO2層，NiOH層內(nèi)的Ni2+與OH-的比值為1:2，NiOH層中的O-H鍵與c軸方向平行。β-Ni(OH)2它的空間群是P3-m1(brucite)，其晶格參數(shù)為a=b=3.12A和c=4.66A，α=β=γ=90°，晶格體積（Volume）=39.2833。圖1-1β-Ni(OH)2的晶體結(jié)構(gòu)Fig.1-1Thelatticestructureofβ-Ni(OH)2與Ni(OH)2相比，NiO的結(jié)構(gòu)相對簡單，晶體結(jié)構(gòu)為立方晶系，它的晶體結(jié)構(gòu)類似于氯化鈉，即巖鹽結(jié)構(gòu)。NiO的空間群為簡單立方，如圖1-2(a)所示，一個完整的NiO的晶胞（ConventionalCell）由四個Ni原子和四個O原子組成，其中每個Ni周圍有六個O原子，鎳原子在氧原子形成的正八面體的中心。反之亦然，氧原子也處于鎳原子形成的正八面體的中心。整個晶體結(jié)構(gòu)可以看作是分別呈面心立方排布的Ni、O交錯而成。主要的晶格參數(shù)為：a=b=c=4.168，α=β=γ=90°，晶格體積（Volume）=72.4283。其對應的原胞（PrimitiveCell，圖1-2(b)）只含有一個Ni原子和O原子，其晶體參數(shù)為：a=b=c=2.947，α=β=γ=60°，晶格體積（Volume）=18.1073。圖1-2NiO的晶體結(jié)構(gòu)(a:晶胞,b:原胞)Fig.1-2ThelatticestructureofNiO(a:ConventionalCell;b:PrimitiveCell)

青島科技大學研究生學位論文71.4石墨烯和g-C3N4的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)自從2004年Noloselov[16]在石墨上用膠帶高定向剝離出第一片石墨烯以來，研究石墨烯的熱潮便高漲起來。一般來說，石墨烯指的是單原子層石墨，結(jié)構(gòu)完全是由C原子組成。如圖1-3(a)所示，石墨烯結(jié)構(gòu)是由一個個正六邊形銜接而成，每一個正六邊形里包含2個C原子和3個C-C鍵（σ鍵），構(gòu)成了石墨烯的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，C原子分別位于六邊形的頂點。體系內(nèi)的每一個C原子都是sp2雜化，剩余的一個p電子參與形成大π鍵。石墨烯是碳的一種同素異形體，其原子排列成蜂窩晶格結(jié)構(gòu)，使其擁有較大的比表面積（理論上其比表面積可以達到2630m2g1）。它也是一種半金屬材料，體系電子傳導性很強，使其擁有較高的電子遷移率（理論上可以達到2×105cm2V-1s-1）。由于它是一種二維層狀結(jié)構(gòu)材料，體系原子排列異常規(guī)整，是體系表現(xiàn)有較好的機械性能，也具有很強抗拉伸強度，故擁有較高的楊氏模量（理論上其楊氏模量可以達到1.1TPa）。石墨烯擁有這些優(yōu)異性能，使其在電子、能量轉(zhuǎn)換與儲層等領(lǐng)域[17]應用廣泛。圖1-3石墨烯和g-C3N4的晶格結(jié)構(gòu)(a:石墨烯；b:g-C3N4)Fig.1-3Thelatticestructureofgrapheneandg-C3N4(a:graphene;b:g-C3N4)許多二維材料也有與石墨烯相似的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，它們被統(tǒng)稱為類石墨烯二維材料，如g-C3N4，黑磷和MoS2。在眾多的二維類石墨烯材料中，二維類石墨氮化物(C3N4)是其中的佼佼者，C3N4一共有5種晶體結(jié)構(gòu)，它們分別是α相、β相、立方相、準立方相和類石墨相。這些結(jié)構(gòu)中最穩(wěn)定的是類石墨相(g-C3N4)，它與石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)相似，并且它含有兩種同素異形體，即結(jié)構(gòu)單元是s-三嗪單位（C3N3的環(huán)）連接而成的g-C3N4和結(jié)構(gòu)單元是三-s-三嗪單位（C6N7的三環(huán)）連接而成的g-C3N4。由于含氮孔的位置

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Chemical vapor deposition growth of two-dimensional heterojunctions[J]. Yu Cui,Bo Li,JingBo Li,ZhongMing Wei.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2018(01)



本文編號：2978506