g-C 3 N 4 光催化剂负载金属单原子助催化剂的第一性原理研究

发布时间：2024-01-25 13:23

　　光催化技术的工业化被认为是解决日益严峻的环境问题和能源困境的有效手段。作为类石墨烯结构的材料,g-C₃N₄由于其合适的带隙、无毒和低成本等特点,被认为是十分有潜力的光催化材料。在众多g-C₃N₄的改性手段中,在材料基底上负载贵金属助催化剂是一种高效的手段提高材料的光催化性能。然而,贵金属助催化剂高昂的成本一直限制了它在催化领域的发展,为了提高其的利用率,降低金属颗粒的尺寸甚至缩小成单原子大小是最大化金属助催化剂效率的重要手段之一。本文基于密度泛函理论,采用理论计算的方式从原子层面上探究金属单原子稳定在g-C₃N₄基底上的原因,并剖析金属单原子/g-C₃N₄体系中光生载流子的移动情况和电子结构的改变。本工作具体细节如下:(1)我们通过密度泛函理论(DFT)模拟研究了双层g-C₃N₄基底上负载的单原子Pt、Pd和Au的结构、电子和光学性质。结果表明,单原子Pt/Pd/Au负...

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化反应基本机理
        1.2.1 半导体电子光激发过程
        1.2.2 光生载流子的复合和分离机理
        1.2.3 带边位置
    1.3 g-C₃N₄光催化剂的结构、剥离和改性方法
        1.3.1 g-C₃N₄的晶体结构
        1.3.2 g-C₃N₄的剥离方法
        1.3.3 g-C₃N₄的改性方法
    1.4 密度泛函理论
        1.4.1 Hohenberg-Kohn定理
        1.4.2 Kohn-Sham方程
        1.4.3 交换关联泛函
        1.4.4 Hatree-Fock方法
    1.5 DFT在光催化领域的应用
    1.6 本论文的选题依据和主要内容
第 2 章 g-C₃N₄负载单原子 Pt、Pd、Au提升光催化性能的理论研究
    2.1 引言
    2.2 计算方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 吸附位点和形成能
        2.3.2 电子结构
        2.3.3 光学性质
    2.4 本章小结
第3章 过渡金属单原子/g-C₃N₄光催化体系中载流子转移的第一性原理研究.
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 稳定位点和形成能
        3.3.2 电子结构
    3.4 本章小结
第4章 结论
致谢
参考文献
附录:硕士期间已发表和待发表的研究论文



本文编号：3884894