基于SnP 3 单层的新型二维光催化材料研究

发布时间：2023-11-27 20:30

　　人类发展导致对能源的需求越来越大,而传统产生能源的方法往往会对环境造成极大的污染,所以发展清洁的能源获取途径势在必行。光催化分解水以半导体材料为媒介,太阳光为动力,水为原料,实现零污染地生产氢气与氧气,因此近年来受到科学界的广泛关注。在可以进行光催化的材料中,二维材料凭借其优异的光/电学性质(如超高的光电流密度和入射光子与转换电子之比,较低的光生载流子复合率等)脱颖而出。但是目前二维光催化材料仍面临催化效率不高的问题,所以本课题旨在寻找新型高效的光催化材料并提高二维材料的光催化效率。SnP₃单层是一种新型的二维半导体材料,其具有超高的红外/可见光吸收能力和载流子迁移率,这两种性质是优秀的光催化材料所必需的。但是由于其过小的带隙难以进行全光催化分解水反应,限制了SnP₃单层的应用。为了使SnP₃能够用于光催化分解水,必须对其光/电学性质进行改变。大量的实验和理论研究已经证明,通过原子掺杂和替换可以显著地改变材料的几何、电子结构,从而改善其光/电学性质。所以本文使用氮原子对SnP₃单层的磷原子进行替换,...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 光催化分解水反应原理
    1.3 光催化材料发展概况
    1.4 基于第一性原理计算的材料学研究方法
        1.4.1 第一性原理计算概述
        1.4.2 密度泛函理论
        1.4.3 交换泛函与赝势
        1.4.4 第一性原理计算软件
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 氮掺杂SnP₃单层的光催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 模型的建立和验证
        2.2.1 纯净SnP₃单层模型的建立与验证
        2.2.2 氮掺杂SnP₃单层模型的建立与验证
    2.3 纯净/氮掺杂SnP₃单层性质的对比研究
        2.3.1 纯净/氮掺杂SnP₃单层的电学性质研究
        2.3.2 纯净/氮掺杂SnP₃单层的光学性质研究
        2.3.3 外加应变和电场对纯净/氮掺杂SnP₃单层的调节研究
    2.4 本章小结
第3章 新型二维材料SnN₃单层的光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 SnN₃单层模型的建立和验证
    3.3 SnN₃单层模型的性质研究
        3.3.1 SnN₃单层的电学性质研究
        3.3.2 SnN₃单层的光学性质研究
        3.3.3 外加应变和电场对SnN₃单层的调节研究
    3.4 本章小结
第4章 光催化过程在SnN₃单层表面的动力学研究
    4.1 引言
    4.2 水分子/氢气分子在SnN₃单层表面的吸附/脱附研究
        4.2.1 水分子在SnN₃单层表面的吸附研究
        4.2.2 氢气分子在SnN₃单层表面的脱附研究
    4.3 光催化分解水反应的吉布斯自由能变化研究
        4.3.1 光催化分解水反应中吉布斯自由能变化的计算方法
        4.3.2 SnN₃单层表面发生光催化分解水反应中的吉布斯自由能变化
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3868523