隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,環(huán)境問題和能源危機(jī)已成為社會(huì)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。納米二氧化鈦（TiO₂）因無毒、穩(wěn)定性強(qiáng)、光催化活性高等優(yōu)點(diǎn),在解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題方面是一種理想的半導(dǎo)體光催化劑,受到廣泛的關(guān)注。由于其存在對可見光利用率低以及光生電子-空穴對易復(fù)合等不足,極大地限制了TiO₂的實(shí)際應(yīng)用。而石墨烯及類石墨烯層狀材料具有大的比表面積、表面原子暴露多易于復(fù)合改性、強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),其在光電、催化、化學(xué)與生物傳感、太陽能電池等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用的前景。將其與TiO₂復(fù)合,能有效地彌補(bǔ)TiO₂的不足,從而增強(qiáng)TiO₂的光催化性能。本文采用基于第一性原理的密度泛函理論（DFT）對TiO₂基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料的光催化性能進(jìn)行了模擬,將層狀類石墨烯材料（如g-C₃N₄,MoS₂）與TiO₂復(fù)合來闡述其光催化性能增強(qiáng)的機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:（1）采用適合于研究其結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 前言
    1.1 引言
    1.2 光催化基本原理
    1.3 TiO_2、類石墨烯(g-C_3N_4和MoS_2)的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.3.1 銳鈦礦TiO_2的特定晶面
    1.4 TiO_2光催化劑存在的問題及改性方法
        1.4.1 金屬離子摻雜
        1.4.2 半導(dǎo)體復(fù)合
        1.4.3 非金屬離子摻雜
        1.4.4 表面光敏化
        1.4.5 磁載改性
    1.5 CASTEP模塊介紹
        1.5.1 MaterialsStudio軟件
        1.5.2 密度泛函理論
        1.5.3 CASTEP計(jì)算模塊的介紹
    1.6 TiO_2光催化劑的應(yīng)用
        1.6.1 在污水處理方面的應(yīng)用
        1.6.2 在凈化空氣方面的應(yīng)用
        1.6.3 在化妝品方面的應(yīng)用
        1.6.4 防霧自清潔的應(yīng)用
    1.7 相關(guān)物質(zhì)的研究進(jìn)展
        1.7.1 TiO_2基光催化劑的理論研究
        1.7.2 有缺陷的MoS_2相關(guān)理論研究
        1.7.3 g-C_3N_4的研究進(jìn)展
    1.8 本文的研究思路和主要內(nèi)容
2 TiO_2與單層MoS_2復(fù)合的電子結(jié)構(gòu)和性能
    2.1 概述
    2.2 計(jì)算模型和方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 結(jié)合能
        2.3.2 幾何結(jié)構(gòu)
        2.3.3 電荷密度和Mulliken電荷布局
        2.3.4 態(tài)密度和前線分子軌道
    2.4 本章小結(jié)
3 TiO_2與單層g-C_3N_4復(fù)合的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究
    3.1 概述
    3.2 模型和計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)和結(jié)合能
        3.3.2 電荷密度差分和Mulliken電荷布局
        3.3.3 態(tài)密度和前線分子軌道
        3.3.4 光學(xué)性質(zhì)
    3.4 本章小結(jié)
4 TiO_2(001)/g-C_3N_4異質(zhì)結(jié)的第一原理性研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型和方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 結(jié)合能和幾何結(jié)構(gòu)
        4.3.2 電子特性
        4.3.3 功函
        4.3.4 g-C_3N_4和TiO_2復(fù)合體系的電荷密度及電荷轉(zhuǎn)移
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]g-C3N4表面結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 蘇巧智,韓清珍,高錦花,溫浩,江兆潭.  計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué). 2017(04)
[2]陶瓷泡沫空氣過濾器涂覆中孔TiO2薄膜用于室內(nèi)空氣凈化中高效光催化降解NO（英文）[J]. Wingkei Ho.  催化學(xué)報(bào). 2015(12)
[3]具有{110}面的銳鈦礦TiO2單晶的可控合成與光催化性能[J]. 吳謙,吳志嬌,李永良,高洪濤,樸玲鈺,張?zhí)旎?杜利霞.  催化學(xué)報(bào). 2012(11)
[4]提高TiO2可見光催化性能的改性方法[J]. 盛國棟,李家星,王所偉,王祥科.  化學(xué)進(jìn)展. 2009(12)
[5]二氧化鈦光催化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域中應(yīng)用[J]. 崔玉民,王洪濤.  水處理技術(shù). 2009(04)
[6]改性納米TiO2光催化劑的研究進(jìn)展及表征方法[J]. 羅東衛(wèi),程永清,秦華宇,馮蕾.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2009(01)
[7]光催化氧化法降解廢氣中苯系物的研究[J]. 段曉東,孫德智,余政哲,朱質(zhì)彬,史鵬飛.  化工環(huán)保. 2003(05)
[8]TiO2膜的光敏化及其滅菌活性研究[J]. 王振領(lǐng),李敏,劉天學(xué),常加忠,石恒真,張治軍,李慶霖.  陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2002(03)
[9]納米二氧化鈦光催化降解水中有機(jī)污染物的研究進(jìn)展[J]. 黃艷娥,琚行松.  化工環(huán)保. 2002(01)

碩士論文
[1]二氧化鈦可控晶面制備光催化劑的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 林燕.重慶三峽學(xué)院 2017
[2]可見光響應(yīng)型磁載TiO2光催化劑的制備及其催化性能研究[D]. 陳亞君.四川師范大學(xué) 2016
[3]新型TiO2復(fù)合物的制備及其光催化降解亞甲基藍(lán)的性能研究[D]. 徐海燕.重慶工商大學(xué) 2016
[4]單層MoS2的電子結(jié)構(gòu)及晶格動(dòng)力學(xué)研究[D]. 吳勝寶.西安電子科技大學(xué) 2014
[5]TiO2/SiO2復(fù)合顆粒的制備、表征及在化妝品中的應(yīng)用[D]. 吳林弟.華南理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3231669