基于新型二维金属有机框架和传统金属氧化物气敏传感的第一性原理研究

发布时间：2024-12-17 23:19

　　石墨烯的成功制备,引发了对二维材料的研究热潮。随后多种二维材料相继被发现,包括一类二维金属-有机框架结构材料,这种材料具有结构和功能可调、活性位点多、比表面积大等优异的性质,在气体存储分离﹑光学﹑电学﹑磁性﹑化学检测﹑异相催化﹑光催化和生物医学等领域有着重要的应用前景。2016年,通过有机1,3,5-Tris（bromoethynyl）benzene（简称TEB）与过渡金属Au成功合成一种新型二维金属-有机框架结构Au-TEB,这种结构通过有机分子和Au原子连接形成的一种有kagome格子的六角晶格网状材料,在磁性生物医学、气敏传感以及自旋电子学等方向都有着潜在的应用价值。此外,对于传统过渡金属氧化物MoO₃,比表面积大、活性位点多,相比其他金属氧化物半导体,实验上证实其在气敏传感上有着更好的应用前景,特别是实验上显示其三甲胺有很好的响应率和选择性。本论文使用第一性原理的计算方法,研究了新型二维金属有机框架材料Au-TEB和传统金属氧化物材料MoO₃的气敏传感特性,对这两种材料的理论研究将为其在气敏传感的实验研究上提供理论参考。本论文的主要研究...

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【学位级别】：硕士

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1 绪论
    1.1 二维金属有机-框架概述
        1.1.1 二维材料简介
        1.1.2 二维有机金属框架简介
        1.1.3 二维金属-有机框架材料的合成方法
        1.1.4 本课题对新型二维金属-有机框架材料的研究意义和内容
    1.2 三氧化钼的简介
        1.2.1 MoO₃的性质
        1.2.2 MoO₃的研究现状
        1.2.3 本课题对MoO₃表面吸附研究的意义和内容
2 理论基础
    2.1 固体能带理论与密度泛函理论简介
        2.1.1 布洛赫定理
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hohenber-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
    2.2 交换关联泛函
        2.2.1 局域密度近似
        2.2.2 广义梯度近似
        2.2.3 杂化密度泛函
    2.3 密度泛函理论相关软件包介绍
3 二维金属有机框架的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 计算结果与讨论
        3.3.1 几何结构
        3.3.2 Au-TEB的能带结构和态密度图
        3.3.3 Au-TEB的表面吸附\研究
    3.4 本章小结
4 MoO₃(010)表面分子吸附的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 模型构建和计算方法
    4.3 计算结果与分析
        4.3.1 三甲胺气体在MoO₃(010)表面上的吸附
        4.3.2 不同气体分子在MoO₃(010)表面上的吸附
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录



本文编号：4016683