TiO₂是用于光催化水分解的星級催化劑。通過擔(dān)載適當(dāng)?shù)闹呋瘎┛梢蕴岣呶鰵浞磻?yīng)（HER）的低效率。為了深入了解實(shí)驗(yàn)觀察到的機(jī)理,我們選用Ni/TiO₂光催化體系為模型進(jìn)行了詳細(xì)的第一性原理的理論計(jì)算。我們的結(jié)果表明,根據(jù)計(jì)算得到的吸附能進(jìn)行比較,Ni_n（n=1-4）小團(tuán)簇與銳鈦礦型TiO₂（001）表面的相互作用強(qiáng)于（101）表面。發(fā)現(xiàn)由于兩個(gè)表面之間的結(jié)構(gòu)差異,使Nin團(tuán)簇產(chǎn)生了在（001）表面比（101）表面更難發(fā)生聚集的特性。在TiO₂表面上的擔(dān)載Nin團(tuán)簇可以通過向帶隙中引入中隙間態(tài)來促進(jìn)光生電荷的分離,并使費(fèi)米能級向?qū)?這有利于HER的發(fā)生。我們用電化學(xué)計(jì)算方法研究了HER的機(jī)理,結(jié)果表明:在Nin/TiO₂光催化體系中,析氫反應(yīng)中的活性中心是與Nin簇結(jié)合或接近的O_2c原子。與純凈表面相比,擔(dān)載Nin團(tuán)簇的體系大大降低了HER的吉布斯自由能。我們的工作揭示了Ni助催化劑在銳鈦礦型TiO₂表面上的... 

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 前言
    1.1 光催化分解水技術(shù)
        1.1.1 光催化分解水技術(shù)的研究依據(jù)
        1.1.2 光催化分解水技術(shù)的基本原理
        1.1.3 光催化分解水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
    1.2 光催化材料的研究進(jìn)展
        1.2.1 具有紫外光區(qū)催化響應(yīng)的半導(dǎo)體材料研究進(jìn)展
        1.2.2 具有可見光區(qū)催化響應(yīng)的光催化材料研究進(jìn)展
    1.3 光催化反應(yīng)中助催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 金屬助催化劑
        1.3.2 金屬氧化物助催化劑
    1.4 理論計(jì)算的應(yīng)用
    1.5 選題意義及主要工作
2 理論與計(jì)算方法
    2.1 Hartree-Fork近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函
    2.4 本論文使用的計(jì)算軟件包
3 TiO_2(101)表面擔(dān)載Ni_n團(tuán)簇的理論研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法及模型
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 TiO_2體相和純凈表面幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。
        3.3.2 Ni_n(n=1-4)團(tuán)簇在TiO_2(101)表面的吸附
        3.3.3 電子結(jié)構(gòu)
        3.3.4 (101)表面上的產(chǎn)氫反應(yīng)(HER)機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
4 TiO_2(001)表面擔(dān)載Ni_n團(tuán)簇的理論研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法與模型
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Ni_n團(tuán)簇在TiO_2(001)表面的吸附
        4.3.2 電子結(jié)構(gòu)
        4.3.3 (001)表面上的產(chǎn)氫反應(yīng)(HER)機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ni納米粒子作為電子轉(zhuǎn)移劑和NiSx作為產(chǎn)氫界面活性位協(xié)同增強(qiáng)TiO2光催化制氫性能（英文）[J]. 王蘋,徐順秋,陳峰,余火根.  催化學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]太陽能光催化制氫研究進(jìn)展[J]. 溫福宇,楊金輝,宗旭,馬藝,徐倩,馬保軍,李燦.  化學(xué)進(jìn)展. 2009(11)



本文編號：3732519