層狀二維納米材料MoS₂憑借其價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富、析氫性能優(yōu)異、最有潛力替代貴金屬的催化劑等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)前電催化析氫領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)。但因其受到活性位點(diǎn)、材料導(dǎo)電性和電子遷移率較差等因素,使其析氫性能大大被限制。因此,本論文采用基于第一性原理的量子力學(xué)方法,對(duì)缺陷型二硫化鉬/石墨烯(MoS₂/G)復(fù)合材料的構(gòu)型、電子結(jié)構(gòu)及電催化析氫性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并考察應(yīng)力對(duì)各類缺陷復(fù)合體系析氫反應(yīng)性能的影響,為設(shè)計(jì)新型高效二硫化鉬基析氫催化材料提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。本論文研究結(jié)論如下:缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料研究結(jié)果表明,石墨烯層與二硫化鉬層之間通過(guò)范德華力相互作用保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,石墨烯和MoS₂之間的相互作用明顯影響了MoS₂和石墨烯的電子結(jié)構(gòu),石墨烯的引入有效提升了MoS₂層的導(dǎo)電性能。不同類型缺陷(V_S、V_S2、V_Mo、V_MoS3、V_MoS6、S2_Mo

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 概述
    1.2 MoS₂晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.1 2H-MoS₂晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 1T-MoS₂晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.3 3R-MoS₂晶體結(jié)構(gòu)
    1.3 二硫化鉬析氫催化劑研究進(jìn)展
        1.3.1 缺陷對(duì)MoS₂析氫性能的影響
        1.3.2 材料復(fù)合對(duì)MoS₂析氫性能的影響
        1.3.3 外加環(huán)境(應(yīng)力、電場(chǎng))對(duì)2H-MoS₂析氫性能的影響
    1.4 析氫反應(yīng)機(jī)理
    1.5 本論文的主要工作
第二章 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法
    2.1 第一性原理
        2.1.1 薛定諤方程的近似處理方法
            2.1.1.1 絕熱近似(Born-Oppenheimer近似)
            2.1.1.2 單電子近似(Hartree-Fock近似)
    2.2 密度泛函理論(DFT)
        2.2.1 交換-關(guān)聯(lián)泛函
            2.2.1.1 局域密度近似(LDA)
            2.2.1.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.2.2 贗勢(shì)
        2.2.3 DFT-D色散校正
        2.2.4 CI-NEB方法
    2.3 計(jì)算軟件-VASP
第三章 缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料電催化析氫性能的理論研究
    3.1 概述
    3.2 計(jì)算模型與方法
    3.3 計(jì)算結(jié)果與討論
        3.3.1 單層二硫化鉬構(gòu)型優(yōu)化
        3.3.2 單層石墨烯構(gòu)型優(yōu)化
        3.3.3 二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料構(gòu)型優(yōu)化
        3.3.4 不同類型缺陷二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料的H吸附性能研究
            3.3.4.1 缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料的H吸附構(gòu)型
            3.3.4.2 缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料的H吸附自由能
            3.3.4.3 缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料的電子結(jié)構(gòu)
        3.3.5 析氫反應(yīng)機(jī)理研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 應(yīng)力對(duì)缺陷型二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料析氫性能的影響
    4.1 概述
    4.2 計(jì)算模型與方法
    4.3 計(jì)算結(jié)果與討論
        4.3.1 應(yīng)力對(duì)不同類型缺陷MoS₂/G復(fù)合材料析氫性能的影響
        4.3.2 V_MoS3-MoS₂/G復(fù)合體系在不同應(yīng)力下的電子結(jié)構(gòu)
        4.3.3 V_MoS3-MoS₂/G復(fù)合體系在不同應(yīng)力下的析氫反應(yīng)機(jī)理研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間公開(kāi)發(fā)表論文(著)及科研情況



本文編號(hào)：3805358