光催化技術(shù)的工業(yè)化被認(rèn)為是解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和能源困境的有效手段。作為類石墨烯結(jié)構(gòu)的材料,g-C₃N₄由于其合適的帶隙、無毒和低成本等特點(diǎn),被認(rèn)為是十分有潛力的光催化材料。在眾多g-C₃N₄的改性手段中,在材料基底上負(fù)載貴金屬助催化劑是一種高效的手段提高材料的光催化性能。然而,貴金屬助催化劑高昂的成本一直限制了它在催化領(lǐng)域的發(fā)展,為了提高其的利用率,降低金屬顆粒的尺寸甚至縮小成單原子大小是最大化金屬助催化劑效率的重要手段之一。本文基于密度泛函理論,采用理論計(jì)算的方式從原子層面上探究金屬單原子穩(wěn)定在g-C₃N₄基底上的原因,并剖析金屬單原子/g-C₃N₄體系中光生載流子的移動情況和電子結(jié)構(gòu)的改變。本工作具體細(xì)節(jié)如下:(1)我們通過密度泛函理論(DFT)模擬研究了雙層g-C₃N₄基底上負(fù)載的單原子Pt、Pd和Au的結(jié)構(gòu)、電子和光學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,單原子Pt/Pd/Au負(fù)...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光催化反應(yīng)基本機(jī)理
        1.2.1 半導(dǎo)體電子光激發(fā)過程
        1.2.2 光生載流子的復(fù)合和分離機(jī)理
        1.2.3 帶邊位置
    1.3 g-C₃N₄光催化劑的結(jié)構(gòu)、剝離和改性方法
        1.3.1 g-C₃N₄的晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 g-C₃N₄的剝離方法
        1.3.3 g-C₃N₄的改性方法
    1.4 密度泛函理論
        1.4.1 Hohenberg-Kohn定理
        1.4.2 Kohn-Sham方程
        1.4.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
        1.4.4 Hatree-Fock方法
    1.5 DFT在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.6 本論文的選題依據(jù)和主要內(nèi)容
第 2 章 g-C₃N₄負(fù)載單原子 Pt、Pd、Au提升光催化性能的理論研究
    2.1 引言
    2.2 計(jì)算方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 吸附位點(diǎn)和形成能
        2.3.2 電子結(jié)構(gòu)
        2.3.3 光學(xué)性質(zhì)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 過渡金屬單原子/g-C₃N₄光催化體系中載流子轉(zhuǎn)移的第一性原理研究.
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 穩(wěn)定位點(diǎn)和形成能
        3.3.2 電子結(jié)構(gòu)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄:碩士期間已發(fā)表和待發(fā)表的研究論文



本文編號：3884894