石墨烯是一種蜂窩狀的二維材料,其特殊的量子性能吸引了大家的廣泛研究,然而要很好的利用石墨烯的這些優(yōu)異性能,需要能夠可控制地制備大面積高質(zhì)量的石墨烯。經(jīng)過(guò)多年的探究,利用化學(xué)氣相沉積方法制備石墨烯被廣泛認(rèn)為是一種成本較低效率較高的方法。然而,在化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)石墨烯的過(guò)程中還有許多機(jī)理有待探究,以幫助我們更好實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量石墨烯的可控化制備。本論文主要通過(guò)基于第一性原理的DFT計(jì)算對(duì)在銅表面化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)石墨烯過(guò)程中涉及到的一些脫氫過(guò)程進(jìn)行了探究。包括常用碳源乙烯在Cu（410）表面的吸附脫氫過(guò)程及含氧體系銅表面生長(zhǎng)石墨烯過(guò)程中涉及到的氧輔助脫氫過(guò)程。第一章主要是本論文研究過(guò)程中涉及到的一些理論及方法的介紹。首先簡(jiǎn)要介紹了第一性原理計(jì)算中的相關(guān)理論主要包括密度泛函理論及DFT計(jì)算中一些常用交換關(guān)聯(lián)泛函。然后介紹了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的過(guò)渡態(tài)理論,及常用的過(guò)渡態(tài)搜尋方法。接下來(lái)介紹了基于平均場(chǎng)近似的微動(dòng)力學(xué)分析方法及動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法。由于本論文中的體系不適用于常規(guī)的動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛方法,故我們也介紹了本論文中應(yīng)用的兩種加速方法。第二章是關(guān)于乙烯在Cu（410）表面的吸附脫氫過(guò)程的探究。我們首... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２．１?Ｃｕ（４１０）表面結(jié)構(gòu)示意圖??

在本工作中，０１（４１０）表面使用了五層的銅原子和約１５?Ａ的真空層來(lái)模擬。??在計(jì)算中，底層的兩層銅原子是固定的，其余原子放開優(yōu)化。超包的晶格常數(shù)為??ａ＝７．２７Ａ，ｂ＝７．７ｌＡ和ｃ＝２４．２６Ａ。Ｃｕ（４１０）表面的結(jié)構(gòu)如圖２．２．１所示，其中表面??上的亮橘色和淺橘色的球分別代表臺(tái)階處和平臺(tái)處的銅原子。從圖中我們可以看??出，平臺(tái)處的原子排布如同Ｃｕ（１００）表面的原子排布，而臺(tái)階處的原子排布如同??Ｃｕ（１１０）表面的原子排布。??圖２．２．１?Ｃｕ（４１０）表面結(jié)構(gòu)示意圖??本工作中的所有計(jì)算結(jié)果都是由應(yīng)用了?ＤＦＴ的ＶＡＳＰ軟件包得到的ｎ８］。在??結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，能量和力的收斂精度分別取得是Ｏ．ＯＯＯｌｅＶ和０．０２ｅＶ／Ａ。經(jīng)過(guò)測(cè)試，??在結(jié)構(gòu)優(yōu)化和過(guò)渡態(tài)搜尋時(shí)采用的是２Ｘ２Ｘ１的Ｋ點(diǎn)取樣，而在計(jì)算能量和振??動(dòng)頻率時(shí)采用的是５Ｘ４Ｘ?１的Ｋ點(diǎn)取樣。過(guò)渡態(tài)搜尋采用的是ＣＩ－ＮＥＢ方法｜１９１。??在計(jì)算振動(dòng)頻率是，除了底層被固定的兩層銅原子其余原子都被計(jì)入考慮中。由??于計(jì)算體系為氣體分子在金屬表面的吸附，所以這里我們采用了?〇ＰｔＢ８６ｂ版本??的ｖｄＷ－ＤＦ修正以更好地模擬氣體分子與表面的長(zhǎng)程相互作用。??１８??

圖２．３．２乙烯直接間接脫氫生成ＣＨ２ＣＨ流程圖??由最穩(wěn)定構(gòu)型７Ｔ－Ｓ－１７通過(guò)旋轉(zhuǎn)平移轉(zhuǎn)變?yōu)椋罚裕樱穑?７Ｔ－ｔ＿Ｖ，?７Ｔ－ｔ?—?ｐ，??ｃｒ－ｓｈ?—ｓｔ，?ｆｆ－ｓｈ－ｔｔ，?＜７－４－ｓｔ’，〇■－比一ｓｓ構(gòu)型所１需要越過(guò)的能全分別為０．０３??ｅＶ，０．３９?ｅＶ，０．４８?ｅＶ，?０．３９?ｅＶ，０．３８?ｅＶ，０．３７?ｅＶ?，０．３８?ｅＶ，分別對(duì)應(yīng)圖?２．３．２?中的??反應(yīng)①－⑦。而從這些次穩(wěn)定構(gòu)型進(jìn)一步脫氫分別需要克服１．３５?ｅＶ，１．０４?ｅＶ．?１．０８??ｅＶ，０．８７ｅＶ，０．９５ｅＶ，?０．９８?ｅＶ，０．８７ｅＶ，分別對(duì)應(yīng)圖２．３．２中的反應(yīng)⑧－０。所有間??接脫氫過(guò)程對(duì)應(yīng)的反應(yīng)勢(shì)能圖如圖２．３．３所示。??１，６＇?—?＊－ｓ－ｐ??一ｆ??０．４?－?■■?—?＊－ｌ－ｐ?ｉ＾ＳＳＳ％％??以：二／?１：，???ａ－ｌｂ－ｓｓ?，ｂ?＊??廣?０．０?－?，／＊??％?ｆ??ｇ－０２－?ｉｆ：?Ｗ＝??５?－〇４－??ｉｆ?＇、???＊?ｆ—??＿／?：??


本文編號(hào)：3126711