隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,環(huán)境污染和氣候變暖問題日益嚴峻,促使人們對以生產(chǎn)清潔和可再生能源的新技術展開研究。在21世紀,氫能源被認為是發(fā)展清潔能源的最具潛力的能源。在各種制氫的方法中,利用太陽光催化分解水制氫被認為是最具前瞻性的方法。近年來,半導體光催化技術被證明是一種極具潛力的低成本、環(huán)保和可持續(xù)的技術,可以解決化學合成、能源短缺和環(huán)境修復等問題。在尋找高效催化劑的過程中,SrTiO₃由于其耐光化學腐蝕性能強,光催化活性高,已成為當前材料研究領域的研究熱點。在本工作中,基于第一性原理計算研究了異原子共摻雜與復合二維材料對SrTiO₃的電子結構和光學性能的影響。具體研究結果如下:(1)基于異原子摻雜SrTiO₃,系統(tǒng)研究了五種摻雜模型(Cr@Ti-SrTiO₃、Cr@Sr-SrTiO₃、B@O-SrTiO₃、(Cr@Ti,B@O)-SrTiO₃、(Cr@Sr,B@O)-SrTiO₃)。重點討論金屬Cr摻雜在不同的陽...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光催化技術概述
        1.2.1 光催化反應原理
        1.2.2 光催化技術的應用
    1.3 半導體材料的改性方法
        1.3.1 陽離子摻雜
        1.3.2 陰離子摻雜
        1.3.3 多元素共摻雜
        1.3.4 半導體復合改性
        1.3.5 染料敏化
    1.4 鈣鈦礦型材料概述
        1.4.1 鈣鈦礦型材料的簡介
        1.4.2 鈣鈦礦型材料的晶體結構
    1.5 鈦酸鍶材料的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 結構性能
        1.5.2 生產(chǎn)方法及工藝流程
    1.6 課題研究的意義和總結
第2章 第一性原理計算
    2.1 引言
    2.2 第一性原理概述
        2.2.1 第一性原理的起源
        2.2.2 凝聚態(tài)物理中的第一性原理
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 Hohenberg-Kohn理論
        2.3.2 Kohn-Sham方程
    2.4 第一性原理計算軟件
        2.4.1 MaterialsStudio
        2.4.2 VESTA
    2.5 MaterialsStudio-CASTEP模塊介紹
第3章 摻雜調(diào)控SrTiO₃電子結構和光學性質(zhì)
    3.1 引言
    3.2 計算模型與方法
    3.3 計算結果與討論
        3.3.1 模型的幾何結構
        3.3.2 缺陷形成能
        3.3.3 能帶結構和態(tài)密度
        3.3.4 光學性質(zhì)
    3.4 本章小結
第4章 單層MoS₂/SrTiO₃復合材料的電子性質(zhì)和光學性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 計算模型與方法
    4.3 計算結果與討論
        4.3.1 復合半導體結構
        4.3.2 電子結構
        4.3.3 電荷轉(zhuǎn)移與機理
        4.3.4 光學性能
    4.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文
致謝



本文編號：3941854