本文關(guān)鍵詞：利用第一性原理研究石墨烯對(duì)HCN和CO分子的吸附

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【摘要】：石墨烯自2004年發(fā)現(xiàn)以來(lái),憑借其優(yōu)異的性能,已經(jīng)成為物理、化學(xué)、材料和生物等領(lǐng)域的新興研究對(duì)象。由于石墨烯的質(zhì)量輕,理論比表面積達(dá)2630 m2/g,這一優(yōu)異的性能使其成為研究吸附材料的動(dòng)機(jī)。本文就是從石墨烯的吸附性能這一方向出發(fā),研究石墨烯在本征和摻雜狀態(tài)下對(duì)HCN和CO分子的吸附。主要分為四個(gè)部分:第一部分介紹石墨烯的發(fā)現(xiàn)、制備以及性能。第二部分介紹本文所應(yīng)用的第一性原理計(jì)算方法。第三部分介紹本征石墨烯和3d,4d,5d元素?fù)诫s石墨烯時(shí)吸附HCN分子。當(dāng)為本征石墨烯時(shí),吸附HCN分子為物理吸附,不宜作為氣體探測(cè)器。當(dāng)石墨烯摻入3d元素Cr,Mn,Fe時(shí),HCN分子能被化學(xué)吸附。Cr摻雜的石墨烯在吸附HCN分子之后從半金屬特性轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體特性。在聲子態(tài)密度(PDOS)中觀察到Cr摻雜的石墨烯是穩(wěn)定的,因此Cr摻雜的石墨烯可以用來(lái)探測(cè)HCN分子。當(dāng)石墨烯摻入4d元素Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru時(shí),Y,Zr,Nb和Tc摻雜的石墨烯電導(dǎo)率在吸附HCN分子之后變化較小,然而Mo和Ru的電導(dǎo)率變化較大。且在PDOS中Mo,Ru摻雜的石墨烯沒(méi)有虛頻,說(shuō)明摻雜形成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可以用來(lái)探測(cè)HCN分子。當(dāng)石墨烯摻入5d元素Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au和Hg時(shí),由于Hg原子價(jià)電子結(jié)構(gòu)為5d106s2,自身形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),因此不能與C原子形成共價(jià)鍵。Ta和W摻雜的石墨烯是帶隙為0.307 eV和0.235 eV的半導(dǎo)體,當(dāng)它們吸附HCN分子之后轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?所以用Ta和W摻雜的石墨烯可以用來(lái)探測(cè)HCN分子。第四部分主要介紹本征石墨烯和3d元素Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn摻石墨烯時(shí)吸附CO分子。當(dāng)為本征石墨烯時(shí),吸附CO分子亦為物理吸附,故而研究摻雜時(shí)的吸附情況。Co,Ni,Cu,Zn摻雜的石墨烯形成的是物理吸附,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe摻雜的石墨烯形成的則是化學(xué)吸附。Cr和Fe摻雜石墨烯在吸附CO分子之后,帶隙分別改變21%,27%。從PDOS中觀察到,Sc,Ti,Mn,Ni,Zn的摻入破壞了石墨烯的長(zhǎng)程有序性,有虛頻,表明這些結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的;V,Cr,Fe,Co摻雜的石墨烯沒(méi)有虛頻,表明這些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。最終得出Cr和Fe摻雜的石墨烯是穩(wěn)定的,可以用來(lái)探測(cè)CO分子。
【學(xué)位授予單位】：渤海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O647.31

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9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

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1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

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1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1226709