近年來(lái),隨著石墨烯的成功制備,其優(yōu)異的物理、化學(xué)性能吸引了無(wú)數(shù)人的目光,類(lèi)石墨烯二維材料也因而成為了國(guó)內(nèi)外的熱門(mén)研究領(lǐng)域。其中,利用非共價(jià)作用對(duì)其進(jìn)行改性及設(shè)計(jì)（類(lèi)）石墨烯基二維材料復(fù)合物引起了科研人員的廣泛關(guān)注。本論文采用密度泛函理論方法,對(duì)石墨烯和過(guò)渡金屬硫化物等二維材料及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行了研究,主要考察了外加電場(chǎng)對(duì)不同體系結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響規(guī)律。論文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:（1）利用密度泛函理論（DFT）對(duì)離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[EMIM][BF₄]）在石墨烯表面上的吸附行為進(jìn)行了研究,著重探討了外加垂直電場(chǎng)(-0.2至0.5 V?^-1)對(duì)復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)及電子性質(zhì)等的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,[EMIM][BF₄]與石墨烯片層之間由非共價(jià)作用結(jié)合在一起,并且主要因?yàn)棣?π堆疊效應(yīng)而穩(wěn)定存在;外加正電場(chǎng)能增強(qiáng)石墨烯和離子液體間的相互作用,并能對(duì)復(fù)合體系的能帶結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移等電子性質(zhì)進(jìn)行有效調(diào)控。因此,外加電場(chǎng)的調(diào)控是一種拓寬石墨烯-離子液體復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域的有效手段。（2）采用類(lèi)似的... 

【文章來(lái)源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：49 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同維度的碳材料

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖3.2[EMIM][BF4]在石墨烯表面最穩(wěn)定吸附構(gòu)型的俯視圖（a）和側(cè)視圖（b），（c）[EMIM][BF4]在石墨烯表面吸附后與底面原子之間的關(guān)鍵距離，（d）吸附前[EMIM][BF4]的分子內(nèi)氫鍵圖，（e）[EMIM][BF4]在石墨烯表面吸附之后的分子內(nèi)氫鍵圖�；疑⑸钏{(lán)色、白色、綠色和粉色分別表示碳、氮、氫、氟和硼原子。陰陽(yáng)離子之間的共同作用主要來(lái)源于靜電相互作用和氫鍵的存在。如圖3.2（d、e）所示，[EMIM][BF4]吸附在石墨烯底面上之后，陰陽(yáng)離子的相對(duì)位置較吸附之前（即處于游離狀態(tài)時(shí)）相比發(fā)生了十分明顯的變化，因此分析[EMIM]+與[BF4]-之間的氫鍵在吸附前后發(fā)生的變化情況就顯得格外重要。[BF4]-與[EMIM]+之間的復(fù)雜的相互作用使得陰離子位于與咪唑環(huán)中的與兩個(gè)氮原子相連的氫原子的同側(cè)，并且三個(gè)氟原子同時(shí)指向表面。這種吸附構(gòu)型可以增強(qiáng)[EMIM][BF4]與底面之間的非共價(jià)鍵合作用，從而使復(fù)合材料的穩(wěn)定性也隨之增強(qiáng)。當(dāng)[EMIM][BF4]在對(duì)石墨烯進(jìn)行吸附之后，陰陽(yáng)離子同時(shí)與石墨烯底面發(fā)生作用，使相對(duì)位置發(fā)生變化，導(dǎo)致原本的部分分子內(nèi)氫鍵斷裂并產(chǎn)生了新的分子內(nèi)氫鍵。根據(jù)Kundu等人的研究結(jié)果，我們可以推斷

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文13本章節(jié)中設(shè)計(jì)的這種石墨烯-[EMIM][BF4]復(fù)合物或許也可以用作特異性識(shí)別部分金屬離子的選擇傳感器材料[36]。表3.1電場(chǎng)作用下的[EMIM][BF4]與石墨烯表面之間的關(guān)鍵距離Electricfield(V-1)Distance()CationAniona1a2a3a4b1b2b3-0.22.5342.8812.9872.6353.0663.1643.045-0.12.5132.9052.9882.6363.0233.0662.99602.5332.9423.0212.6373.0023.0162.9450.12.5362.9523.0182.6482.9622.9932.9160.22.5462.9693.0242.6462.9552.9672.8940.32.5783.0163.0192.6632.9372.9552.8620.42.6253.0253.0322.6952.8892.9732.8040.52.6683.0313.0622.7262.8892.9442.810表3.2電場(chǎng)作用下的[EMIM][BF4]吸附在石墨烯表面后的分子內(nèi)氫鍵長(zhǎng)度Electricfield(V-1)Distance()abcde-0.22.9212.3112.3051.8622.720-0.12.8472.2682.3121.8472.75102.7812.2532.3081.8422.7410.12.7422.2132.3361.8332.7660.22.7322.1942.3471.8282.7670,32.7402.1532.3931.7982.7830.42.5422.0982.5441.7822.9230.52.4402.0492.6791.7603.050圖3.3（a）[EMIM][BF4]在石墨烯表面上吸附時(shí)，與底面原子之間的關(guān)鍵作用距離隨電場(chǎng)變化的趨勢(shì)圖。（b）[EMIM][BF4]吸附在石墨烯表面上時(shí)，分子內(nèi)部氫鍵隨電場(chǎng)變化的趨勢(shì)圖。


本文編號(hào)：3269952