面對日益嚴峻的環(huán)境污染和能源短缺危機,尋找高效、清潔、可持續(xù)的能源材料成為解決問題的關(guān)鍵。氫氣是最有可能替代傳統(tǒng)能源的新型材料,而利用太陽能或?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能分解水制氫,是目前最為理想的途徑。為實現(xiàn)這一目的,尋找合適的光/電催化劑成為研究熱點。無機鈣鈦礦材料作為重要的氧化物半導(dǎo)體材料,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制備成本低廉、安全無毒、資源豐富等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域。但是,無機鈣鈦礦作為寬帶隙半導(dǎo)體僅能響應(yīng)紫外光區(qū)域,而對占太陽光絕大部分的可見光不能吸收,使太陽光利用率低下。因此,窄化無機鈣鈦礦的禁帶寬度并使其光吸收帶邊向可見光方向擴展,是促進其實現(xiàn)光電領(lǐng)域應(yīng)用的前提。另一方面,二維材料中的過渡金屬硫?qū)倩衔锸悄壳半姶呋鰵浞磻?yīng)研究的一大熱點,并被普遍認為是有希望替代目前應(yīng)用較廣的貴金屬成為新型催化劑材料。本文圍繞無機鈣鈦礦和二維材料中的BaTi03和MoSe2兩種材料,通過第一性原理計算軟件VASP研究兩類材料的摻雜改性。研究內(nèi)容主要有:（1）通過對BaTiO₃進行17種金屬摻雜改性研究,本文探討不同金屬摻雜對立方型BaTi03的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)合能、電子結(jié)構(gòu)、載流子有效質(zhì)... 

【文章來源】：海南大學海南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＡＢＯ；的晶體結(jié)構(gòu)，Ａ為半徑較大的金屬元素；Ｂ為半徑較小的金屬元素；Ｘ為Ｏ

Ｍ為過渡金屬元素，包括ＩＶ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）和ＶＩ族（Ｍｏ、??Ｗ?等），Ｘ?為硫族元素（Ｓ、Ｓｅ?和?Ｔｅ）?（Ｃｈｈｏｗａｌｌａｅｔａｌ．，２０１３；?Ｗｉｌｓｏｎ?ｅｔａｌ．，?１９６９；?Ｗａｎｇ??ｅｔａｌ．，?２０１２）。如圖１－４所示，這類物質(zhì)的體相材料通常是單層結(jié)構(gòu)通過范德華力連接，??４??

Ｂｅｎａｖｅｎｔｅｅｔａｌ．，２００２）：①２Ｈ型：每個單元由兩層結(jié)構(gòu)組成，具有六角對稱性。②３Ｒ??型：每個單元由三層結(jié)構(gòu)組成，具有斜方六面體對稱。③１Ｔ型：每個單元由單層結(jié)??構(gòu)組成，具有正方對稱性。結(jié)構(gòu)示意圖如圖１－５所示，其中１Ｔ型與３Ｒ型是亞穩(wěn)態(tài)結(jié)??構(gòu)，２Ｈ型是穩(wěn)定構(gòu)型，１Ｔ型在３００°Ｃ時會轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的２Ｈ型。１Ｔ型屬于金屬，而??２Ｈ?型為半導(dǎo)體性質(zhì)（Ｄａｓ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｙａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１４）。??＾ＸＸＸＸＸＸＸ??圖１－４?２Ｈ和ＩＴ相ＭＸ２的晶體結(jié)構(gòu)。２Ｈ－ＭＸ２晶體結(jié)構(gòu)單胞、俯視圖及側(cè)視圖分別為（ａ）、??（ｂ）、（ｃ）；?ＩＴ相晶體結(jié)構(gòu)的單胞、俯視圖及側(cè)視圖分別為（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）。圖中藍色原子表示??過渡金屬元素（Ｍ），黃色原子表示硫?qū)僭兀ǎ兀??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?２Ｈ?ａｎｄ?ＩＴ?ｐｈａｓｅ?ＭＸ２．?Ｔｈｅ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ，?ｔｈｅ?ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?２Ｈ?ｐｈａｓｅ?ａｒｅ?（ａ），?（ｂ）?ａｎｄ?（ｃ），?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．?Ｔｈｅ?ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ，?ｔｈｅ?ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｉｄｅ??ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＴ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｒｅ?（ｄ），?（ｅ）?ａｎｄ?（ｆ），?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．?Ｔｈｅ?ｂｌｕｅ?ａｔｏｍ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｇｕｒｅ??ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔ?（Ｍ）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Effects of N concentration on electronic and optical properties of N-doped PbTiO3[J]. 趙銀女,閆金良.  Journal of Semiconductors. 2015(09)
[2]First-principles study of the electronic and optical properties of the （Y,N）-codoped anatase TiO2 photocatalyst[J]. 林彥明,姜振益,胡曉云,張小東,樊君,苗慧,商毅博.  Chinese Physics B. 2012(03)



本文編號：3407613