本文關(guān)鍵詞：低維碳納米材料的電子性質(zhì)和催化性質(zhì)的研究

  更多相關(guān)文章： 低維納米材料 電子性質(zhì) 催化性質(zhì) 第一性原理計(jì)算

【摘要】：在本文中,我們基于密度泛函理論,系統(tǒng)研究了不同石墨烯、硅烯和碳納米管材料的電子性質(zhì)和非金屬富勒烯團(tuán)簇的催化性質(zhì)。在有關(guān)石墨烯材料電子性質(zhì)的研究中,我們根據(jù)石墨烯贗超晶格中狄拉克錐位置的不同,將其分成了存在4重簡并的(p,3m)類矩形贗超晶格、(p,3m±1)類矩形贗超晶格和一般形狀贗超晶格3類,分別研究了它們?cè)趩屋S應(yīng)力、沒有破壞A、B子晶格對(duì)稱性的簡并擾動(dòng)、單軸應(yīng)力和簡并擾動(dòng)共同作用、單軸應(yīng)力和破壞了A、B子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)共同作用下電子性質(zhì)的變化情況。研究結(jié)果表明:(1)單軸應(yīng)力作用會(huì)使石墨烯贗超晶格中的狄拉克錐發(fā)生移動(dòng),且狄拉克錐的移動(dòng)方向與石墨烯贗超晶格的類型有關(guān);(2)未破壞子晶格對(duì)稱性的簡并擾動(dòng)與破壞子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)在石墨烯材料中打開帶隙的機(jī)制不同。通過調(diào)節(jié)單軸應(yīng)力和簡并擾動(dòng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,可以使保持反演對(duì)稱性的石墨烯材料(如石墨烯納米篩)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體性和半金屬性的相互轉(zhuǎn)變。另外,由于硅烯與石墨烯具有類似的電子性質(zhì),我們也對(duì)硅烯材料進(jìn)行了類似的研究,得到了與石墨烯材料相一致的結(jié)果。在有關(guān)碳納米管材料電子性質(zhì)的研究中,我們首先在石墨烯中模擬了碳納米管的碳原子受力情況,給出了部分金屬型碳納米管存在帶隙的原因。然后,我們分別研究了沒有破壞子晶格對(duì)稱性的簡并擾動(dòng)和破壞了子晶格對(duì)稱性的擾動(dòng)對(duì)3種不同(9,9)扶手椅型碳納米管超晶格電子性質(zhì)的調(diào)控情況,研究發(fā)現(xiàn)這兩種擾動(dòng)在碳納米管材料中打開帶隙的機(jī)制不同,這將有利于實(shí)際應(yīng)用中更好的調(diào)控碳納米管的電子性質(zhì)。在有關(guān)非金屬富勒烯團(tuán)簇催化性質(zhì)的研究中,我們研究了B、N元素分別單摻C_(60)分子團(tuán)簇對(duì)CO和O2的吸附性能;計(jì)算了B、N元素不同共摻比例下富勒烯團(tuán)簇的基態(tài)構(gòu)型,并分別研究了它們對(duì)CO和O2的吸附性能;計(jì)算了C56BN3團(tuán)簇催化CO氧化反應(yīng)的反應(yīng)路徑和反應(yīng)勢(shì)壘。我們的研究結(jié)果表明:(1)B、N分別單摻富勒烯材料,均會(huì)促進(jìn)CO氧化反應(yīng)的發(fā)生;(2)在B、N共摻富勒烯材料中,B-N成鍵的團(tuán)簇能量更低;(3)C56BN3團(tuán)簇對(duì)CO氧化反應(yīng)的催化活性很好,B、N共摻富勒烯團(tuán)簇將是良好的新型非金屬催化劑材料。
【關(guān)鍵詞】：低維納米材料 電子性質(zhì) 催化性質(zhì) 第一性原理計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 低維碳納米材料簡介11-13
• 1.1.1 富勒烯11-12
• 1.1.2 碳納米管12-13
• 1.1.3 石墨烯13
• 1.2 低維碳納米材料研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 電子性質(zhì)的研究13-15
• 1.2.2 催化性質(zhì)的研究15-16
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容16-19
• 第二章 理論計(jì)算基礎(chǔ)19-27
• 2.1 密度泛函理論19-24
• 2.1.1 絕熱近似19-21
• 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理21-22
• 2.1.3 局域密度近似理論22-24
• 2.2 VASP軟件包簡介24-27
• 2.2.1 計(jì)算功能24
• 2.2.2 計(jì)算過程24-25
• 2.2.3 計(jì)算結(jié)果25-27
• 第三章 二維石墨烯材料電子性質(zhì)的調(diào)控27-59
• 3.1 石墨烯電子性質(zhì)介紹27-28
• 3.2 計(jì)算方法28-29
• 3.3 理論基礎(chǔ)29-32
• 3.3.1 能帶折疊理論29-30
• 3.3.2 簡并擾動(dòng)理論30-31
• 3.3.3 單軸應(yīng)力作用31-32
• 3.4 結(jié)果和討論32-48
• 3.4.1 (p,3m)類矩形石墨烯超晶格32-38
• 3.4.2 (p,3m±1)類矩形石墨烯超晶格38-44
• 3.4.3 一般形狀石墨烯超晶格44-48
• 3.5 結(jié)論48-49
• 3.6 硅烯材料的拓展研究49-59
• 3.6.1 單軸應(yīng)力對(duì)硅烯贗超晶格的能帶調(diào)制50-52
• 3.6.2 簡并擾動(dòng)對(duì)硅烯超晶格的能帶調(diào)制52-53
• 3.6.3 存在4重簡并的(p,3m)類硅烯超晶格53-57
• 3.6.4 (p,3m±1)類硅烯超晶格57-58
• 3.6.5 硅烯電子性質(zhì)調(diào)控總結(jié)58-59
• 第四章 一維碳納米管電子性質(zhì)的研究59-67
• 4.1 碳納米管電子性質(zhì)介紹59
• 4.2 計(jì)算方法59-60
• 4.3 結(jié)果和討論60-65
• 4.3.1 碳納米管中的能帶折疊理論60-61
• 4.3.2 碳納米管中的彎曲效應(yīng)61-63
• 4.3.3 不同擾動(dòng)對(duì)碳納米管電子性質(zhì)的調(diào)控63-65
• 4.4 結(jié)論65-67
• 第五章 零維富勒烯催化性質(zhì)的研究67-73
• 5.1 富勒烯催化性質(zhì)介紹67
• 5.2 計(jì)算方法67-68
• 5.3 結(jié)果和討論68-72
• 5.3.1 B、N單摻C_(60)團(tuán)簇68-69
• 5.3.2 B、N共摻C_(60)團(tuán)簇69-72
• 5.4 結(jié)論72-73
• 第六章 結(jié)論和展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-83
• 致謝83-85
• 附錄85-86

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本文編號(hào)：1002174