TiO 2 /层状类石墨烯复合材料的第一性原理研究
发布时间：2021-06-15 19:51
随着经济和社会的发展,环境问题和能源危机已成为社会面临的严峻挑战。纳米二氧化钛（TiO2）因无毒、稳定性强、光催化活性高等优点,在解决能源危机和环境污染问题方面是一种理想的半导体光催化剂,受到广泛的关注。由于其存在对可见光利用率低以及光生电子-空穴对易复合等不足,极大地限制了TiO2的实际应用。而石墨烯及类石墨烯层状材料具有大的比表面积、表面原子暴露多易于复合改性、强的机械强度等优点,其在光电、催化、化学与生物传感、太阳能电池等领域有着广阔的应用的前景。将其与TiO2复合,能有效地弥补TiO2的不足,从而增强TiO2的光催化性能。本文采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）对TiO2基半导体纳米复合材料的光催化性能进行了模拟,将层状类石墨烯材料（如g-C3N4,MoS2）与TiO2复合来阐述其光催化性能增强的机理。具体研究内容如下:（1）采用适合于研究其结构和电子性质...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 前言
1.1 引言
1.2 光催化基本原理
1.3 TiO_2、类石墨烯(g-C_3N_4和MoS_2)的晶体结构和性质
1.3.1 锐钛矿TiO_2的特定晶面
1.4 TiO_2光催化剂存在的问题及改性方法
1.4.1 金属离子掺杂
1.4.2 半导体复合
1.4.3 非金属离子掺杂
1.4.4 表面光敏化
1.4.5 磁载改性
1.5 CASTEP模块介绍
1.5.1 MaterialsStudio软件
1.5.2 密度泛函理论
1.5.3 CASTEP计算模块的介绍
1.6 TiO_2光催化剂的应用
1.6.1 在污水处理方面的应用
1.6.2 在净化空气方面的应用
1.6.3 在化妆品方面的应用
1.6.4 防雾自清洁的应用
1.7 相关物质的研究进展
1.7.1 TiO_2基光催化剂的理论研究
1.7.2 有缺陷的MoS_2相关理论研究
1.7.3 g-C_3N_4的研究进展
1.8 本文的研究思路和主要内容
2 TiO_2与单层MoS_2复合的电子结构和性能
2.1 概述
2.2 计算模型和方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 结合能
2.3.2 几何结构
2.3.3 电荷密度和Mulliken电荷布局
2.3.4 态密度和前线分子轨道
2.4 本章小结
3 TiO_2与单层g-C_3N_4复合的电子结构和光学性质的研究
3.1 概述
3.2 模型和计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 几何结构和结合能
3.3.2 电荷密度差分和Mulliken电荷布局
3.3.3 态密度和前线分子轨道
3.3.4 光学性质
3.4 本章小结
4 TiO_2(001)/g-C_3N_4异质结的第一原理性研究
4.1 引言
4.2 计算模型和方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 结合能和几何结构
4.3.2 电子特性
4.3.3 功函
4.3.4 g-C_3N_4和TiO_2复合体系的电荷密度及电荷转移
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4表面结构的第一性原理研究[J]. 苏巧智,韩清珍,高锦花,温浩,江兆潭. 计算机与应用化学. 2017(04)
[2]陶瓷泡沫空气过滤器涂覆中孔TiO2薄膜用于室内空气净化中高效光催化降解NO（英文）[J]. Wingkei Ho. 催化学报. 2015(12)
[3]具有{110}面的锐钛矿TiO2单晶的可控合成与光催化性能[J]. 吴谦,吴志娇,李永良,高洪涛,朴玲钰,张天慧,杜利霞. 催化学报. 2012(11)
[4]提高TiO2可见光催化性能的改性方法[J]. 盛国栋,李家星,王所伟,王祥科. 化学进展. 2009(12)
[5]二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用[J]. 崔玉民,王洪涛. 水处理技术. 2009(04)
[6]改性纳米TiO2光催化剂的研究进展及表征方法[J]. 罗东卫,程永清,秦华宇,冯蕾. 钛工业进展. 2009(01)
[7]光催化氧化法降解废气中苯系物的研究[J]. 段晓东,孙德智,余政哲,朱质彬,史鹏飞. 化工环保. 2003(05)
[8]TiO2膜的光敏化及其灭菌活性研究[J]. 王振领,李敏,刘天学,常加忠,石恒真,张治军,李庆霖. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2002(03)
[9]纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展[J]. 黄艳娥,琚行松. 化工环保. 2002(01)
硕士论文
[1]二氧化钛可控晶面制备光催化剂的理论及实验研究[D]. 林燕.重庆三峡学院 2017
[2]可见光响应型磁载TiO2光催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 陈亚君.四川师范大学 2016
[3]新型TiO2复合物的制备及其光催化降解亚甲基蓝的性能研究[D]. 徐海燕.重庆工商大学 2016
[4]单层MoS2的电子结构及晶格动力学研究[D]. 吴胜宝.西安电子科技大学 2014
[5]TiO2/SiO2复合颗粒的制备、表征及在化妆品中的应用[D]. 吴林弟.华南理工大学 2011
本文编号：3231669
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 前言
1.1 引言
1.2 光催化基本原理
1.3 TiO_2、类石墨烯(g-C_3N_4和MoS_2)的晶体结构和性质
1.3.1 锐钛矿TiO_2的特定晶面
1.4 TiO_2光催化剂存在的问题及改性方法
1.4.1 金属离子掺杂
1.4.2 半导体复合
1.4.3 非金属离子掺杂
1.4.4 表面光敏化
1.4.5 磁载改性
1.5 CASTEP模块介绍
1.5.1 MaterialsStudio软件
1.5.2 密度泛函理论
1.5.3 CASTEP计算模块的介绍
1.6 TiO_2光催化剂的应用
1.6.1 在污水处理方面的应用
1.6.2 在净化空气方面的应用
1.6.3 在化妆品方面的应用
1.6.4 防雾自清洁的应用
1.7 相关物质的研究进展
1.7.1 TiO_2基光催化剂的理论研究
1.7.2 有缺陷的MoS_2相关理论研究
1.7.3 g-C_3N_4的研究进展
1.8 本文的研究思路和主要内容
2 TiO_2与单层MoS_2复合的电子结构和性能
2.1 概述
2.2 计算模型和方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 结合能
2.3.2 几何结构
2.3.3 电荷密度和Mulliken电荷布局
2.3.4 态密度和前线分子轨道
2.4 本章小结
3 TiO_2与单层g-C_3N_4复合的电子结构和光学性质的研究
3.1 概述
3.2 模型和计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 几何结构和结合能
3.3.2 电荷密度差分和Mulliken电荷布局
3.3.3 态密度和前线分子轨道
3.3.4 光学性质
3.4 本章小结
4 TiO_2(001)/g-C_3N_4异质结的第一原理性研究
4.1 引言
4.2 计算模型和方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 结合能和几何结构
4.3.2 电子特性
4.3.3 功函
4.3.4 g-C_3N_4和TiO_2复合体系的电荷密度及电荷转移
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4表面结构的第一性原理研究[J]. 苏巧智,韩清珍,高锦花,温浩,江兆潭. 计算机与应用化学. 2017(04)
[2]陶瓷泡沫空气过滤器涂覆中孔TiO2薄膜用于室内空气净化中高效光催化降解NO（英文）[J]. Wingkei Ho. 催化学报. 2015(12)
[3]具有{110}面的锐钛矿TiO2单晶的可控合成与光催化性能[J]. 吴谦,吴志娇,李永良,高洪涛,朴玲钰,张天慧,杜利霞. 催化学报. 2012(11)
[4]提高TiO2可见光催化性能的改性方法[J]. 盛国栋,李家星,王所伟,王祥科. 化学进展. 2009(12)
[5]二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用[J]. 崔玉民,王洪涛. 水处理技术. 2009(04)
[6]改性纳米TiO2光催化剂的研究进展及表征方法[J]. 罗东卫,程永清,秦华宇,冯蕾. 钛工业进展. 2009(01)
[7]光催化氧化法降解废气中苯系物的研究[J]. 段晓东,孙德智,余政哲,朱质彬,史鹏飞. 化工环保. 2003(05)
[8]TiO2膜的光敏化及其灭菌活性研究[J]. 王振领,李敏,刘天学,常加忠,石恒真,张治军,李庆霖. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2002(03)
[9]纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展[J]. 黄艳娥,琚行松. 化工环保. 2002(01)
硕士论文
[1]二氧化钛可控晶面制备光催化剂的理论及实验研究[D]. 林燕.重庆三峡学院 2017
[2]可见光响应型磁载TiO2光催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 陈亚君.四川师范大学 2016
[3]新型TiO2复合物的制备及其光催化降解亚甲基蓝的性能研究[D]. 徐海燕.重庆工商大学 2016
[4]单层MoS2的电子结构及晶格动力学研究[D]. 吴胜宝.西安电子科技大学 2014
[5]TiO2/SiO2复合颗粒的制备、表征及在化妆品中的应用[D]. 吴林弟.华南理工大学 2011
本文编号：3231669
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3231669.html
