嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源匱乏問(wèn)題迫切地要求我們探尋新型能源。由于環(huán)保和可再生性,氫能被視為最重要的新型能源之一。產(chǎn)生氫氣的方法有很多,如何環(huán)保而且高效地產(chǎn)生大規(guī)模的氫氣卻是巨大的挑戰(zhàn)。令人鼓舞的是,水的電解反應(yīng)完全可以滿足要求,更重要的是,反應(yīng)的原材料是地球上儲(chǔ)量豐富的水。氫化反應(yīng)（HER）是水的電解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣過(guò)程中最重要的一步,反應(yīng)的效率和材料的特征密切相關(guān)。因此,開(kāi)發(fā)新型、高效的催化材料成為了氫能利用的關(guān)鍵問(wèn)題。近年來(lái),非層狀二維材料吸引了大家的注意,由于表面具有懸空鍵,增加了本身的活性,因此這些材料展現(xiàn)出了高的催化性能。以前的研究表明,巖鹽結(jié)構(gòu)碳化物有著高沸點(diǎn),高硬度,以及良好的抗腐蝕性和抗氧化性,這些特點(diǎn)均有利于它們成為良好的催化材料。因此,研究非層狀的巖鹽結(jié)構(gòu)二維碳化物并探索其在催化方面的應(yīng)用具有極其重要的意義�；诿芏确汉碚�,本文預(yù)測(cè)了兩種非層狀二維碳化物材料—TiC（100）sheet和HfC（100）sheet,并探索了它們?cè)诖呋矫娴膽?yīng)用,旨在尋找新型的具有高催化能力的二維材料。本文的研究?jī)?nèi)容主要如下:（1）系統(tǒng)地研究了TiC（100）sheet的穩(wěn)定性。內(nèi)聚能,聲子... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Supercell模型示意圖

第三章TiC(100)sheet的預(yù)測(cè)及其催化性能的第一性原理研究13本章我們預(yù)測(cè)了一種新型非層狀二維碳化物材料—TiC(100)sheet，并探究了其作為HER催化材料的催化性能，TiC(100)sheet是從巖鹽結(jié)構(gòu)的體相TiC中截取（100）面獲得。首先，我們研究了體相TiC的幾何結(jié)構(gòu)特征和電子性質(zhì)。圖3-3（a）所示的是體相TiC單胞的幾何結(jié)構(gòu)，我們可以觀察到體相TiC單胞中總共包含8個(gè)原子，其中4個(gè)C原子和4個(gè)Ti原子。優(yōu)化后的體相TiC單胞的晶格常數(shù)和Ti-C鍵長(zhǎng)分別為4.33和2.16，晶格常數(shù)與以前的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果（4.33）一致[73,74]。體相TiC的態(tài)密度（DOS）如圖3-3（b）所示，從DOS中我們觀察到金屬性的特征，該結(jié)果也與以前的報(bào)道相吻合[73,75]。上述關(guān)于體相TiC的基本性質(zhì)的研究結(jié)果說(shuō)明我們所采用的計(jì)算方法是準(zhǔn)確的。圖3-1TiC(100)sheet總能量隨k點(diǎn)的變化趨勢(shì)圖3-2TiC(100)sheet總能量隨動(dòng)能截?cái)嘀档淖兓厔?shì)圖3-4所示的是四種不同厚度的TiC(100)sheet的幾何結(jié)構(gòu)，TiC(100)sheet的厚度可以通過(guò)在體相TiC結(jié)構(gòu)中截取不同的原子層數(shù)來(lái)控制。值得注意的是，為了方便厚度的表達(dá)，我們引入了“層”的概念來(lái)定義不同厚度的TiC(100)sheet，這里的“層”僅代表原子層，層間并沒(méi)有層狀材料所有的范德華力，例如：兩層TiC

第三章TiC(100)sheet的預(yù)測(cè)及其催化性能的第一性原理研究13本章我們預(yù)測(cè)了一種新型非層狀二維碳化物材料—TiC(100)sheet，并探究了其作為HER催化材料的催化性能，TiC(100)sheet是從巖鹽結(jié)構(gòu)的體相TiC中截�。�100）面獲得。首先，我們研究了體相TiC的幾何結(jié)構(gòu)特征和電子性質(zhì)。圖3-3（a）所示的是體相TiC單胞的幾何結(jié)構(gòu)，我們可以觀察到體相TiC單胞中總共包含8個(gè)原子，其中4個(gè)C原子和4個(gè)Ti原子。優(yōu)化后的體相TiC單胞的晶格常數(shù)和Ti-C鍵長(zhǎng)分別為4.33和2.16，晶格常數(shù)與以前的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果（4.33）一致[73,74]。體相TiC的態(tài)密度（DOS）如圖3-3（b）所示，從DOS中我們觀察到金屬性的特征，該結(jié)果也與以前的報(bào)道相吻合[73,75]。上述關(guān)于體相TiC的基本性質(zhì)的研究結(jié)果說(shuō)明我們所采用的計(jì)算方法是準(zhǔn)確的。圖3-1TiC(100)sheet總能量隨k點(diǎn)的變化趨勢(shì)圖3-2TiC(100)sheet總能量隨動(dòng)能截?cái)嘀档淖兓厔?shì)圖3-4所示的是四種不同厚度的TiC(100)sheet的幾何結(jié)構(gòu)，TiC(100)sheet的厚度可以通過(guò)在體相TiC結(jié)構(gòu)中截取不同的原子層數(shù)來(lái)控制。值得注意的是，為了方便厚度的表達(dá)，我們引入了“層”的概念來(lái)定義不同厚度的TiC(100)sheet，這里的“層”僅代表原子層，層間并沒(méi)有層狀材料所有的范德華力，例如：兩層TiC


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