隨著人類社會的不斷發(fā)展,人們對能源的需求量也越來越大。但傳統(tǒng)化石能源的不可再生性,使其面臨著枯竭的威脅。并且化石能源的使用帶來的環(huán)境污染,正逐漸威脅人類的生存環(huán)境。所以發(fā)展可再生的清潔能源是目前全世界的重要課題。氫能主要來源于水,并且使用過后只產生水,不會產生污染,是替代傳統(tǒng)化石能源最有前景的能源之一。氫在工業(yè)上的制備方式有很多種,其中電化學析氫是一種高效并且無污染的生產方式,但成本較高。電化學制氫技術的關鍵是選擇合適的催化劑,但催化活性較高的鉑類金屬價格昂貴,不適合大范圍地使用。所以需要尋找一種成本較低且活性較好的電催化劑。磷烯因其表面積較大,成本較低以及遷移率高等特點在電催化領域得到廣泛的研究。但是本征磷烯導電性較差,對析氫反應的催化活性較低,在電催化領域的應用受到限制。目前磷烯在電催化領域已經取得了一定的研究進展,但為了提升磷烯的催化活性,我們對磷烯的電催化表現作了相關的計算研究。在第一章中我們介紹了密度泛函理論在電催化領域的應用。首先介紹了電催化析氫的基本原理和過程,對在陰極和陽極發(fā)生的不同反應進行闡述,闡述不同的溶液環(huán)境對陰陽極電極反應的影響,再詳細介紹了氫的脫附機理。在計算...

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化析氫反應
    1.3 第一性原理在電催化研究中的應用
        1.3.1 析氫電極的可計算處理
        1.3.2 析氫反應自由能的計算
        1.3.3 析氫反應催化劑的活性
    1.4 磷烯及其在電催化領域的研究進展
        1.4.1 磷烯的結構與性質
        1.4.2 磷烯在電催化領域的研究進展
第二章 密度泛函理論
    2.1 引言
    2.2 Born-Oppenheimer近似
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 Thomas-Fermi-Dirac近似
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
    2.4 交換關聯(lián)泛函
        2.4.1 局域密度近似
        2.4.2 廣義梯度近似
        2.4.3 雜化泛函
    2.5 Bloch定理和贗勢
    2.6 第一性原理計算軟件
第三章 鈷插層調節(jié)磷烯納米片的HER催化活性
    3.1 研究背景
    3.2 研究方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 鈷插層雙層磷烯的結構與性質
        3.3.2 插層結構HER催化活性
        3.3.3 鈷插層調控催化活性的機理研究
    3.4 本章小結
第四章 缺陷調節(jié)磷烯表面HER催化活性的理論研究
    4.1 研究背景
    4.2 研究方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 單空位磷烯的結構與性質
        4.3.2 空位缺陷調控磷烯HER催化活性
    4.4 本章小結
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果



本文編號：3838950