硼烯结构力学性能和储锂的第一性原理研究
发布时间：2021-10-23 12:52
二维纳米材料具有优异的物理和化学性质,在微纳米电子器件、能源储存和环境保护等方面具有重要的应用价值。石墨烯的发现为科研人员寻找其它二维纳米材料提供了动力。随之而来许多二维纳米结构如硅烯、单层二硫化钼、黑磷烯等相继成功地通过实验获得,并且这些二维纳米材料在力学、热学、电磁学、光学等方面有诸多的优点和应用价值。这些研究掀起了二维纳米材料研究的热潮。硼和碳在元素周期表中是相邻元素,所以二维硼纳米结构也引起了人们的关注。大量的理论和实验研究发现,二维硼烯独特的几何结构和电子性质在储能、催化、微纳电子学等领域有着很好的应用前景。本文主要利用第一性原理中的密度泛函理论对硼烯纳米结构进行力学和电化学储能等方面的系统研究。主要内容包括:（1）不同结构的硼烯力学性能。首先计算了单层硼烯的力学性能,得到了单轴拉伸下的理想应力应变关系曲线、杨氏模量和极限应变等参数,验证了模型和计算方法的准确性;随后,计算了层数对硼烯力学性能的影响;最后,研究了双层硼烯储锂的力学性能。（2）磷原子掺杂硼烯的储锂容量、结合能和开路电压。建立了磷原子掺杂硼烯的计算模型,系统地研究了磷原子掺杂对硼烯电子结构的影响。通过计算储锂后的...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２硼烯纳米结构在Ａｇ（ｌｌｌ）表面生长示意图??
湘潭大学硕士学位论文??图１．２硼烯纳米结构在Ａｇ（ｌｌｌ）表面生长示意图??１．３．２电学性质??根据Ｍａｍｉｉｘ等人的实验和理论计算结果，褶皱的三角形的硼烯呈金属特性，??具有较高的导电率。图１．３是褶皱的三角形硼烯模型以及锂原子和钠原子迁移的??能量势垒图。在常温条件下，锂原子在褶皱硼烯表面定向迁移速率是石墨烯、二??硫化钼等二维纳米材料的１〇４－１〇５倍之多［４］。同时由于硼烯的褶皱结构使得其储??锂的理论容量要比石墨烯的大很多，所以这种褶皱的硼烯作为电极材料有巨大的??潜力。此外，Ｘｕ等人［５］制备出的超薄的硼纳米层（＝１０?ｎｍ）是一种ｐ型半导体，??载流子模量为ｌＭｘＫ＾ｃｍ２．！＾１?？厂１，相对较高。??７?Ｉ?＾?Ｌｉ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?Ｉ?＾??］１＿??ｄｉｆｆｕｓｉ
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【参考文献】：
期刊论文
[1]All boron-based 2D material as anode material in Li-ion batteries[J]. Ning Jiang,Biao Li,Fanghua Ning,Dingguo Xia. Journal of Energy Chemistry. 2018(06)
博士论文
[1]N2H4在过渡金属及合金表面吸附和分解的第一性原理研究[D]. 贺艳斌.山西师范大学 2015
[2]镍基单晶高温合金中相界面的电子显微学与第一性原理研究[D]. 孙飞.山东大学 2014
[3]小分子在二氧化钛和石墨烯表面吸附与反应的第一性原理研究[D]. 苗萌.浙江大学 2014
[4]基于第一性原理的Ta3N5光催化材料的缺陷研究[D]. 王家佳.南京大学 2014
[5]掺杂二氧化钛的电子结构和光学特性的第一性原理研究[D]. 郭美丽.天津大学 2013
[6]低维碳基分子器件的电荷输运机理研究及计算设计[D]. 张小姣.湖南大学 2012
[7]掺杂二氧化钛的稳定性、电子结构及相关性质的第一性原理研究[D]. 杨可松.山东大学 2010
硕士论文
[1]基于第一性原理的锐钛矿型TiO2力学性质研究[D]. 吴文虎.湘潭大学 2015
[2]第一性原理研究压力对Ni3X（X=Pt,Mo,V,Sn）力学性能、电子结构和热学性能的影响[D]. 齐雷.中北大学 2015
[3]合金元素掺杂对镁基体强化效果的第一性原理研究[D]. 黄天龙.吉林大学 2015
[4]Inconel 718合金的相及界面性质的第一性原理研究[D]. 文志勤.中北大学 2014
[5]哈斯勒合金作半金属材料和拓扑绝缘体材料的研究[D]. 邓弘.兰州大学 2013
[6]氧化铈载金体系的DFT研究[D]. 朱文君.华东理工大学 2011
本文编号：3453217
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２硼烯纳米结构在Ａｇ（ｌｌｌ）表面生长示意图??
湘潭大学硕士学位论文??图１．２硼烯纳米结构在Ａｇ（ｌｌｌ）表面生长示意图??１．３．２电学性质??根据Ｍａｍｉｉｘ等人的实验和理论计算结果，褶皱的三角形的硼烯呈金属特性，??具有较高的导电率。图１．３是褶皱的三角形硼烯模型以及锂原子和钠原子迁移的??能量势垒图。在常温条件下，锂原子在褶皱硼烯表面定向迁移速率是石墨烯、二??硫化钼等二维纳米材料的１〇４－１〇５倍之多［４］。同时由于硼烯的褶皱结构使得其储??锂的理论容量要比石墨烯的大很多，所以这种褶皱的硼烯作为电极材料有巨大的??潜力。此外，Ｘｕ等人［５］制备出的超薄的硼纳米层（＝１０?ｎｍ）是一种ｐ型半导体，??载流子模量为ｌＭｘＫ＾ｃｍ２．！＾１?？厂１，相对较高。??７?Ｉ?＾?Ｌｉ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?Ｉ?＾??］１＿??ｄｉｆｆｕｓｉ
増强因子（１３６３），即反应快速；低的开启电场（￡；。＝３．６￥４＾），即稳定性好。这种??有着良好的灵敏度、可靠的稳定性的纳米材料在集成电路和光电器件等光电探测??器上有着潜在的应用价值。图１．４是在不同温度下的电流密度与开启电场的关系??图。??３?６－?５０，—??一?５－?４５＇?＼?５７３?Ｋ，．，??Ｉ．?Ｉ－?Ｖ?／??｜?ｅ？３５＇?＼?Ｊｉｉ??＾?３－?３?０．?；／／??Ｉ：二；??０?１?２?３?４?５?１??Ｅ?（Ｖ／＿）??＿??￣０２０￣＇￣０２５￣＇＂＂＂＂０３０￣＇￣０３５￣＇￣０４０￣?丨??１／Ｅ?（ｆｉｍＡ／）??图１．３（ａ）在不同温度下的电流密度－开启电场（Ｊ－Ｅ）图以及与它
【参考文献】：
期刊论文
[1]All boron-based 2D material as anode material in Li-ion batteries[J]. Ning Jiang,Biao Li,Fanghua Ning,Dingguo Xia. Journal of Energy Chemistry. 2018(06)
博士论文
[1]N2H4在过渡金属及合金表面吸附和分解的第一性原理研究[D]. 贺艳斌.山西师范大学 2015
[2]镍基单晶高温合金中相界面的电子显微学与第一性原理研究[D]. 孙飞.山东大学 2014
[3]小分子在二氧化钛和石墨烯表面吸附与反应的第一性原理研究[D]. 苗萌.浙江大学 2014
[4]基于第一性原理的Ta3N5光催化材料的缺陷研究[D]. 王家佳.南京大学 2014
[5]掺杂二氧化钛的电子结构和光学特性的第一性原理研究[D]. 郭美丽.天津大学 2013
[6]低维碳基分子器件的电荷输运机理研究及计算设计[D]. 张小姣.湖南大学 2012
[7]掺杂二氧化钛的稳定性、电子结构及相关性质的第一性原理研究[D]. 杨可松.山东大学 2010
硕士论文
[1]基于第一性原理的锐钛矿型TiO2力学性质研究[D]. 吴文虎.湘潭大学 2015
[2]第一性原理研究压力对Ni3X（X=Pt,Mo,V,Sn）力学性能、电子结构和热学性能的影响[D]. 齐雷.中北大学 2015
[3]合金元素掺杂对镁基体强化效果的第一性原理研究[D]. 黄天龙.吉林大学 2015
[4]Inconel 718合金的相及界面性质的第一性原理研究[D]. 文志勤.中北大学 2014
[5]哈斯勒合金作半金属材料和拓扑绝缘体材料的研究[D]. 邓弘.兰州大学 2013
[6]氧化铈载金体系的DFT研究[D]. 朱文君.华东理工大学 2011
本文编号：3453217
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