能源是社會發(fā)展必不可少的物質(zhì),隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,例如煤、石油等傳統(tǒng)能源已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需求。在1972年日本研究人員發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體可以利用太陽能光催化分解水制氫,這一發(fā)現(xiàn)被廣泛的關(guān)注�，F(xiàn)在通過半導(dǎo)體實現(xiàn)光催化制氫已成熱點,而TiO₂半導(dǎo)體作為光催化劑被廣泛的研究。由于純TiO₂半導(dǎo)體在光催化效率并不高,因此需要采用一些手段來提高TiO₂半導(dǎo)體光催化效率。本文采用材料耦合方法提高TiO₂半導(dǎo)體光催化效率,并通過雜化泛函(HSE06)方法對TiO₂銳鈦礦、單層MoS₂和TiO₂/MoS₂異質(zhì)結(jié)的相關(guān)性質(zhì)做理論計算。計算結(jié)果顯示,與TiO₂銳鈦礦帶隙(3.2 eV)相比復(fù)合體系的帶隙可以減小到1.38 eV,以及復(fù)合體系光學(xué)性能比純TiO₂銳鈦礦的光學(xué)性能有所提高,這是一個期望的結(jié)果。同時我們研究了施加不同壓力對TiO₂/MoS₂

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 研究背景
    1.1 半導(dǎo)體材料的光催化理論
    1.2 TiO₂光催化劑
    1.3 提高TiO₂光催化制氫性能的方法
    1.4 半導(dǎo)體光催化分解水制氫研究現(xiàn)狀
    1.5 納米MoS₂助催化劑
    1.6 選題意義及研究內(nèi)容
        1.6.1 選題意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 理論方法
    2.1 第一性原理(first-principles)概述
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 交換相關(guān)能量泛函
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.3.3 軌道泛函(LDA+U)
        2.3.4 雜化泛函
    2.4 范德瓦耳斯修正介紹
    2.5 計算軟件簡介
    2.6 計算涉及量
        2.6.1 幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        2.6.2 電子結(jié)構(gòu)
        2.6.3 光學(xué)性質(zhì)
第三章 TiO₂銳鈦礦與MoS₂復(fù)合材料光催化制氫的理論計算
    3.1 引言
    3.2 計算方法及模型
    3.3 TiO₂催化劑的結(jié)果與討論
        3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.3.2 電子態(tài)密度與光學(xué)性質(zhì)
    3.4 助催化劑MoS₂計算結(jié)果與討論
        3.4.1 幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.4.2 電子態(tài)密度與光學(xué)性質(zhì)
    3.5 復(fù)合體系異質(zhì)結(jié)的理論計算
        3.5.1 幾何結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)
        3.5.2 電子性質(zhì)
        3.5.3 異質(zhì)結(jié)材料間電荷轉(zhuǎn)移
        3.5.4 異質(zhì)結(jié)的光學(xué)性質(zhì)
    3.6 助催化劑MoS₂層數(shù)對異質(zhì)結(jié)性能的影響
    3.7 復(fù)合體系材料間距離對性質(zhì)的影響
    3.8 (Cu,N)共摻雜TiO₂/MoS₂異質(zhì)結(jié)
    3.9 壓力對TiO₂/MoS₂異質(zhì)結(jié)的影響
第四章 TiO₂金紅石與MoS₂異質(zhì)結(jié)光催化性能的理論研究
    4.1 引言
    4.2 計算方法及模型
    4.3 TiO₂的理論計算結(jié)果與討論
        4.3.1 幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.3.2 態(tài)密度與光學(xué)性質(zhì)
    4.4 復(fù)合材料異質(zhì)結(jié)的理論計算
總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果



本文編號：3882280