發(fā)布時間：2021-03-31 05:33

　　硼烯基納米復(fù)合體是一種極具潛力的電極材料,因此硼烯的功函調(diào)控對于最大化器件的能量轉(zhuǎn)換效率及性能至關(guān)重要.本工作基于第一性原理密度泛函理論,研究了Li吸附對雙層α-硼烯（DBBP）的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和功函的影響及影響Lin/DBBP功函變化的因素（如基底變形、電子轉(zhuǎn)移、真空和費米能級）.結(jié)果表明, Li吸附可將DBBP的功函從4.65e V調(diào)低至1.96～4.46 e V,優(yōu)于文獻(xiàn)報道的Li吸附單層BBP （從4.16 e V調(diào)至2.31～3.67 e V）、雙層石墨烯中插入Li （3.4～3.9 e V）和K （3.3～3.8 e V）的功函調(diào)控效果.其中, Li_2（D）/DBBP （3.73 e V）和Li_3（D）/DBBP的功函（2.91 e V）分別與常用的電極材料Mg （3.68 e V）和Ca （2.90 e V）相近, Li_4（D）/DBBP的功函（1.96e V）甚至低于Ca.本研究表明Li吸附是降低DBBP功函的一種簡單而有效的方法,具有金屬性和低功函的Li吸附DBBP納米材料在電子器件中的陰極材料方面具有... 

【文章來源】：化學(xué)學(xué)報. 2020,78(04)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

帶褶皺的α-硼烯(BBP)的結(jié)構(gòu)和(b)雙層α-硼烯(DBBP)的結(jié)構(gòu).LB-B表示平均B—B鍵長Figure1(a)Structuresofbuckledα-borophene(BBP)and(b)doublelayerα-borophene(DBBP).LB-BistheaverageB—Bbondlength

化學(xué)學(xué)報研究論文ActaChim.Sinica2020,78,344—3542020ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofScienceshttp://sioc-journal.cn347Lin(S)/DBBP或Lin(D)/DBBP來表示單/雙側(cè)Li原子吸附DBBP結(jié)構(gòu);其中,S表示Li原子在DBBP的單側(cè)吸附,而D表示Li原子在DBBP的雙側(cè)吸附.圖2(a)DBBP和(b)～(f)Lin/DBBP(n＝1～4)的幾何結(jié)構(gòu).L表示平均Li—B鍵長Figure2Optimizedstructuresof(a)DBBPand(b)～(f)Lin/DBBP(n＝1～4).ListheaverageLi—Bbondlength優(yōu)化結(jié)果表明,Lin/DBBP體系中Li—B平均鍵長范圍為0.237～0.238nm(圖2和支持信息表S1),與Lin/BBP體系中的Li—B平均鍵長(0.231～0.244nm)[52]和Li/δ6-硼烯體系的Li—B平均鍵長(0.2361nm,本研究;0.2386nm,文獻(xiàn)[70])均非常接近;說明單雙側(cè)吸附結(jié)構(gòu)及吸附基底的變化對Li—B平均鍵長的影響均較小.這是由于三種吸附結(jié)構(gòu)中Li—B的成鍵方式幾乎完全一致,均為離子鍵特征(Li原子平均Bader電荷均在0.87～0.88e,見支持信息表S1)和sp(Li)—p(B)相互作用(見3.3節(jié)態(tài)密度部分討論和支持信息圖S7)[52].為表征DBBP體系吸附前后上、下兩層之間層間距的變化情況,本工作將層間距(D)和平均層間距(Da)分別定義為:D＝Zt,min－Zb,max(2)Da＝Zt,aver－Zb,aver(3)其中,Zt,min表示DBBP上層平面所有硼原子中Z坐標(biāo)的最低值;Zb,max表示DBBP下層平面所有硼原子中Z坐標(biāo)的最高值;Zt,aver

化學(xué)學(xué)報研究論文352http://sioc-journal.cn2020ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciencesActaChim.Sinica2020,78,344—354圖11DBBP、DBBP(1)、DBBP(2)、Lin/DBBP的平均功函隨HC變化趨勢圖.平均功函是指同一覆蓋度不同構(gòu)型功函的平均值Figure11AverageworkfunctionsofDBBP,DBBP(1),DBBP(2),andLin/DBBPsystemsasafunctionofHC.TheaverageworkfunctionistheaveragevalueoftheworkfunctionsofdifferentconfigurationsunderthesameHC圖12Lin/DBBP的(a)費米能級、(b)真空能級、(c)功函隨吸附Li原子總Bader和Hirshfeld電荷(Qtotal)變化趨勢圖Figure12(a)EF,(b)Evacand(c)workfunctionsofLin/DBBPsystemsasafunctionoftotalBaderandHirshfeldcharges(Qtotal)ofLiadatomsinLin/DBBPQtotal的增加呈線性(R2＝0.99,Bader;R2＝0.99,Hirshfeld)下降趨勢(圖12(c)),即,吸附的Li原子向基底轉(zhuǎn)移的電子數(shù)越多,功函越低.這些結(jié)果表明,導(dǎo)致Lin/DBBP體系功函降低的決定性因素為吸附基團與基體的電子轉(zhuǎn)移(吸附原子和基體之間的成鍵作用誘導(dǎo)產(chǎn)生的基體電荷重新排布);而吸附誘導(dǎo)產(chǎn)生基體的幾何變化僅為次要因素.考慮到吸附基團與基體的電子轉(zhuǎn)移為Lin/DBBP體系功函降低的決定性因素,直接向體系施加負(fù)電荷是否能更加有效地降低功函？為證實上述設(shè)想,計算了帶一個負(fù)電荷的DBBP′(DBBP′(－1))和帶兩個負(fù)電荷的DBBP′(DBBP′(－2))的功函;每一HC下不同構(gòu)型的平均功函,如圖11綠色線和紅色線


本文編號：3110888