2004年石墨烯的出現(xiàn)引發(fā)了人們對二維材料的研究熱潮。二維材料具有許多不同尋常的優(yōu)點,例如獨特的電子性質(zhì),光學性質(zhì)和力學性質(zhì)。與此同時,二維材料在太陽能電池,偏振光電探測器,集成數(shù)字逆變器和光催化等一些新興的領域表現(xiàn)出出色的性能。近年來,由于能源危機和環(huán)境問題日益嚴重,因此尋找清潔可再生能源來代替化石燃料迫在眉睫。在太陽光照射下,光催化技術可以利用半導體促進水產(chǎn)生氫氣,為解決能源危機和環(huán)境問題提供了一種新的方法。因此光催化水解制氫技術備受關注。在光催化反應中,光催化劑至關重要,相比于三維材料,二維材料在光催化應用方面具有獨特的優(yōu)勢。首先二維材料具有超高的比表面積,可以提供更多的催化反應位點,其次,二維材料可以減少載流子的遷移距離,從而降低光生載流子的復合,提高光催化性能,因此二維材料是光催化劑的理想候選材料。本文設計了XP3（X=Al,Bi）和BiMP6（M=Al,Ga,In）二維材料,通過第一性原理計算證實其穩(wěn)定性和良好的光催化性能。主要為以下兩個方面的內(nèi)容:1.基于第一性原理計算,證實了XP3單層將是一種高效的光催化水解制氫材料,亦有望用于光電器件。我們優(yōu)化了二維三磷化物家族新成員... 

【文章來源】：魯東大學山東省

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 半導體光催化水解制氫原理
    1.3 二維光催化劑的興起
        1.3.1 二維硫化物
        1.3.2 二維石墨相氮化物
        1.3.3 二維氧化物光催化劑
        1.3.4 其他二維光催化劑
    1.4 本文的研究內(nèi)容和意義
第2章 理論基礎與計算方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 多體系統(tǒng)的薛定諤方程
        2.1.2 Kohn-Sham(KS)定理
        2.1.3 平面波基組
    2.2 從頭算分子動力學模擬
    2.3 二維材料絕對能級的計算
    2.4 光吸收系數(shù)和載流子遷移率的計算
    2.5 計算軟件
        2.5.1 VASP軟件包
        2.5.2 Materials Studio
第3章 AlP_3和BiP_3 單層的光催化水解制氫性質(zhì)
    3.1 研究背景
    3.2 計算細節(jié)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 晶格結(jié)構和材料穩(wěn)定性
        3.3.2 AlP_3 和 BiP_3 單層的電子性質(zhì)
        3.3.3 光學性質(zhì)
        3.3.4 載流子遷移率
        3.3.5 應力調(diào)控對XP_3單層的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 BiMP_6(M=Al,Ga,In)單層結(jié)構特點與光催化水解制氫性質(zhì)
    4.1 研究背景
    4.2 計算細節(jié)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 晶格結(jié)構和材料穩(wěn)定性
        4.3.2 電子結(jié)構和光學性質(zhì)
        4.3.3 應力對BiMP_6單層的電子和光學性質(zhì)的影響
        4.3.4 載流子遷移率
        4.3.5 水分子在BiMP_6單層上吸附與吉普斯自由能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
    5.1 論文的主要內(nèi)容總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
作者簡歷



本文編號：3474128