發(fā)布時間：2021-01-11 01:04

　　隨著傳統(tǒng)石化能源的日益匱乏,尋找一種可以替代的新型能源是人類社會發(fā)展中一項重大的挑戰(zhàn)。太陽能是人類能夠利用的唯一一種取之不盡用之不竭的能源。把太陽能轉(zhuǎn)化成可以存儲能源一直是近年來人類努力的方向。一種解決方案是在太陽光的作用下從水中解離出氫氣,作為能源儲存起來,被稱之為氫能源。另外一種解決方案是通過太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化成電能,也便于人類儲存和利用。這兩種解決方案的核心問題,都在于尋找合適的材料作為光催化劑和吸光材料。傳統(tǒng)的太陽能電池以單晶硅或砷化鎵為材料。單晶硅太陽能電池是一種高效的太陽能電池,但生產(chǎn)成本高,過程會對環(huán)境造成巨大的污染�；谏榛壍奶柲茈姵厥瞧駷橹棺罡咝У奶柲茈姵�,且能在高溫下工作,但由于材料本身的毒性,不利于大面積的推廣和應(yīng)用。尋找一種高穩(wěn)定性、無污染、低成本的新型材料是當(dāng)前太陽能電池發(fā)展中的一項重大挑戰(zhàn)。在氫能源領(lǐng)域,也存在相同的問題。自上世紀(jì)七十年代日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽光在二氧化鈦的催化下,可以把水分解成氫氣和氧氣,二氧化鈦成為氫能源技術(shù)發(fā)展中的一種重要的備選材料。上世紀(jì)九十年代,瑞士科學(xué)家利用二氧化鈦為基底制造出了染料敏化太陽能電池,太陽能轉(zhuǎn)化效率可以達到1... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 二氧化鈦帶隙的實驗測量
    1.3 二氧化鈦的缺陷態(tài)
    1.4 摻雜的二氧化鈦
    1.5 本文研究內(nèi)容和研究意義
    參考文獻
第二章 理論背景與研究方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 密度泛函理論的發(fā)展歷史
        2.1.2 交換相關(guān)泛函
            2.1.2.1 局域密度近似
            2.1.2.2 廣義梯度近似
            2.1.2.3 雜化泛函
        2.1.3 DFT+U方法
        2.1.4 密度泛函理論的局限性
    2.2 多體格林函數(shù)方法
        2.2.1 理論框架
        2.2.2 單粒子格林函數(shù)
        2.2.3 雙粒子格林函數(shù)
    參考文獻
第三章 含缺陷的金紅石（110）表面的電子結(jié)構(gòu)
    3.1 研究背景
    3.2 實驗方法
        3.2.1 模型構(gòu)建
            3.2.1.1 金紅石（110）表面
            3.2.1.2 缺陷構(gòu)型
            3.2.1.3 體內(nèi)極化子
            3.2.1.4 表面極化子
            3.2.1.5 模型厚度
        3.2.2 GW方法
        3.2.3 GW計算收斂性
            3.2.3.1 真空層厚度的收斂測試
            3.2.3.2 Band summation的收斂性測試
            3.2.3.3 K點的收斂性測試
            3.2.3.4 剪刀常數(shù)對GW電子結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.4 自洽的GW方法
    3.3 計算結(jié)果
        3.3.1 完美二氧化鈦體相與表面的計算
        3.3.2 氧缺失的（110）表面
        3.3.3 氫化的（110）表面
        3.3.4 極化子
        3.3.5 間隙鈦的（110）表面
    3.4 討論
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 銳鈦礦缺陷態(tài)的準(zhǔn)粒子能帶結(jié)構(gòu)
    4.1 研究背景
    4.2 計算細節(jié)
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 碳摻雜的二氧化鈦（110）表面的電學(xué)性質(zhì)與光學(xué)性質(zhì)
    5.1 研究背景
    5.2 計算方法
        5.2.1 模型構(gòu)建
        5.2.2 GW方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 構(gòu)型及穩(wěn)定性
        5.3.2 能帶結(jié)構(gòu)與激發(fā)態(tài)性質(zhì)
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
結(jié)論與展望
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的論文
附錄縮寫
附件
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：2969763