【摘要】：本文構(gòu)思了一種利用新型材料的便攜紅外探測器,由四個模塊組成。紅外探測模塊使用InSb紅外探測器件,數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用模塊使用基于ABi_2Nb_2O_9(A=Ba,Pb,Sr,Ca)的鐵電存儲器,數(shù)據(jù)處理分析模塊使用還在理論論證中的石墨烯高性能處理器,續(xù)航模塊使用VS_2基底作為催化劑的析氫反應(yīng)氫電池。通過一種理論,密度泛函理論,和基于它的第一性原理方法,我們有貫穿始終的處理手段對這四個模塊的四種新材料進(jìn)行分析,具體分析如下:1.針對InSb(110)表面,我們用第一性原理計算方法,通過VASP軟件分析了分別在In原子和Sb原子上吸附氧原子和硫原子的情況。比較計算結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)在InSb(110)表面硫吸附之后的系統(tǒng)性質(zhì)比氧吸附之后更加穩(wěn)定,這也解釋了為什么工藝上要對InSb表面進(jìn)行硫化處理。2.我們采用密度泛函理論第一性原理的計算方法綜合地研究了ABi_2Nb_2O_9(A=Ba,Pb,Sr,Ca)體系的結(jié)構(gòu),電子性質(zhì),化學(xué)鍵以及自發(fā)極化。其中化學(xué)鍵的分析結(jié)合了bader的原子中的分子(AIM)理論。目的在于闡明ABi_2Nb_2O_9鐵電體的鐵電起源,理解這些材料的電子結(jié)構(gòu)和極化屬性隨A位離子變化趨勢。二,運(yùn)用現(xiàn)代極化理論計算了SBN鐵電極化并薄膜顯現(xiàn)出大的極化原因,同時對BBN,PBN,CBN的極化強(qiáng)度給出一個理論的預(yù)測。3.我們調(diào)研了至今為止報告出的石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷。我們將討論這些缺陷的形成,以及他們對石墨烯性質(zhì)的影響。為了使得接下來的討論簡單明了,雖然本質(zhì)上可以存在無數(shù)個種類的晶格缺陷,我們只討論最簡單的一些。我們將特別的把注意力放在單層石墨烯的缺陷,因為雙層和多層石墨烯的缺陷類型已經(jīng)存在于石墨之中,而且已經(jīng)在很早之前就被討論過。同時,對第一性原理計算后的態(tài)密度和能帶結(jié)構(gòu)做了簡單的分析。4.二維VS_2納米材料已經(jīng)作為一種對析氫反應(yīng)(HER)效率很高和便宜的電催化劑出現(xiàn)。要更進(jìn)一步的改善他們在析氫反應(yīng)中的性能,我們必須了解他們的催化機(jī)理以及他們在各種原始或者缺陷結(jié)構(gòu)中的行為。本論文中,我們利用第一性原理計算研究了具有各種各樣本征點(diǎn)缺陷的單層VS_2納米片中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,電子特性和析氫反應(yīng)的行為。與最多被研究的2H相MOS_2基面相比較,無論是2H相還是1T相的VS_2基面都展示出出眾的催化活性。因為他們的金屬性質(zhì)。在VS_2基底上引入本征電缺陷后,我們發(fā)現(xiàn)一共有四種穩(wěn)定缺陷在2H相中(也就是Sad,Svac,Vad和Vs)和三種穩(wěn)定缺陷在1T相中(也就是Sad,Svac和Vad)。此外,Svac,Vad、和Vs結(jié)構(gòu)在2H相中和Vad結(jié)構(gòu)在1T相中的形成可以提尚基面的HER行為,這就意味著VS_2納米片合成物在V豐富的情況下促進(jìn)了高HER性能的獲取。在原始的或者有缺陷的VS_2結(jié)構(gòu)上的HER行為可以通過一個Fermi-abundance模型很好的理解。這種模型也適合來描述廣泛的電催化HER系統(tǒng)。我們的工作提供了單層VS_2上HER行為的深入研究以及在過渡金屬二硫化物中合成高效電催化劑的指導(dǎo)方法。
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圖片說明：圖３．２邋（ａ）邋Ｉｎ化結(jié)構(gòu)中晶格常數(shù)和能量最化值么間的關(guān)系逡逑
[Abstract]:In this paper, a portable infrared detector using new material is proposed, which is composed of four modules. The infrared detection module uses the InSb infrared detector, the data storage and calling module uses the ferroelectric memory based on the ABi _ 2Nb _ 2O _ 9 (A = Ba, Pb, Sr, Ca), the data processing and analysis module uses the graphene high-performance processor which is also in the theoretical demonstration, The life module uses the VS _ 2 substrate as the hydrogen evolution reaction hydrogen battery of the catalyst. Based on the theory, density functional theory, and the first principle method based on it, the four new materials of the four modules are analyzed through the process of constant processing, as follows:1. For InSb (110) surface, we used the first principle to calculate the oxygen and sulfur atoms on the In atom and the Sb atom by the VASP software. The results of the comparison show that the system property after the surface sulfur adsorption of InSb (110) is more stable than that of oxygen adsorption, which also explains why the surface of InSb is to be vulcanized. The structure, electronic properties, chemical bonds and spontaneous polarization of ABi _ 2Nb _ 2O _ 9 (A = Ba, Pb, Sr, Ca) systems are studied by using the first principle of density functional theory. In which the analysis of the chemical bonds combines the molecular (AIM) theory in the atom of the bader. The purpose of this paper is to clarify the ferroelectric origin of the ABi _ 2Nb _ 2O _ 9 ferroelectric, and to understand the change trend of the electron structure and the polarization property of these materials with the A-bit ion. 2. The polarization of SBN is calculated by modern polarization theory, and the polarization of BBN, PBN and CBN is predicted by a theory. We have investigated the structural defects of the graphene that have been reported to date. We will discuss the formation of these defects and their impact on the properties of the graphene. In order for the following discussion to be simple and clear, although there may be a few kinds of lattice defects in nature, we only discuss the simplest ones. We will pay particular attention to the defect of a single-layer graphene, since the defect types of the double layer and the multi-layer graphene already exist in the graphite, and have been discussed early in advance. At the same time, the state density and the energy band structure after the first principle are analyzed. The two-dimensional VS _ 2 nano-material has been present as an electric catalyst with high efficiency and low cost for the hydrogen evolution reaction (HER). To further improve their performance in the hydrogen evolution reaction, we must understand their catalytic mechanism and their behaviour in various original or defective structures. In this paper, we use the first principle to calculate the structural stability, electron and hydrogen evolution of single-layer VS _ 2 nanosheets with various intrinsic point defects. Compared with the most studied 2H-phase MOS _ 2-based surface, the VS _ 2 base surface of both the 2H-phase and the 1T-phase exhibited excellent catalytic activity. Because of their metal properties. After introducing intrinsic electrical defects on the VS _ 2 substrate, we found that there were four stable defects in the 2H phase (i.e., Sad, Svac, Vad, and Vs) and three stable defects in the 1T phase (i.e., Sad, Svac, and Vad). In addition, the formation of Svac, Vad, and Vs in the 2H phase and the Vad structure in the 1-phase phase can be used to improve the HER behavior of the base surface, which means that the VS _ 2 nanosheet composition facilitates the acquisition of the high-HER performance in the case of V-rich. The HER behavior on the original or defective VS _ 2 structure can be well understood by a Fermi-abundance model. Such a model is also suitable for describing a wide electro-catalytic HER system. Our work provides an in-depth study of the HER behavior on single-layer VS _ 2 and a method of guiding the synthesis of highly efficient electrocatalysts in transition metal disulfides.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN215

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本文編號：2510804