發(fā)布時間：2021-04-09 02:13

　　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)過多年的探究,利用化學氣相沉積方法制備石墨烯被廣泛認為是一種成本較低效率較高的方法。然而,在化學氣相沉積生長石墨烯的過程中還有許多機理有待探究,以幫助我們更好實現(xiàn)大面積高質(zhì)量石墨烯的可控化制備。本論文主要通過基于第一性原理的DFT計算對在銅表面化學氣相沉積法生長石墨烯過程中涉及到的一些脫氫過程進行了探究。包括常用碳源乙烯在Cu（410）表面的吸附脫氫過程及含氧體系銅表面生長石墨烯過程中涉及到的氧輔助脫氫過程。第一章主要是本論文研究過程中涉及到的一些理論及方法的介紹。首先簡要介紹了第一性原理計算中的相關(guān)理論主要包括密度泛函理論及DFT計算中一些常用交換關(guān)聯(lián)泛函。然后介紹了反應(yīng)動力學中的過渡態(tài)理論,及常用的過渡態(tài)搜尋方法。接下來介紹了基于平均場近似的微動力學分析方法及動力學蒙特卡洛方法。由于本論文中的體系不適用于常規(guī)的動力學蒙特卡洛方法,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）表面的吸附脫氫過程的探究。我們首... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：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的真空層來模擬。??在計算中，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階處和平臺處的銅原子。從圖中我們可以看??出，平臺處的原子排布如同Ｃｕ（１００）表面的原子排布，而臺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，能量和力的收斂精度分別取得是Ｏ．ＯＯＯｌｅＶ和０．０２ｅＶ／Ａ。經(jīng)過測試，??在結(jié)構(gòu)優(yōu)化和過渡態(tài)搜尋時采用的是２Ｘ２Ｘ１的Ｋ點取樣，而在計算能量和振??動頻率時采用的是５Ｘ４Ｘ?１的Ｋ點取樣。過渡態(tài)搜尋采用的是ＣＩ－ＮＥＢ方法｜１９１。??在計算振動頻率是，除了底層被固定的兩層銅原子其余原子都被計入考慮中。由??于計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，分別對應(yīng)圖２．３．２中的反應(yīng)⑧－０。所有間??接脫氫過程對應(yīng)的反應(yīng)勢能圖如圖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：3126711