Au原子吸附对硅烯表面活性的影响

发布时间：2017-08-25 17:19

  本文关键词：Au原子吸附对硅烯表面活性的影响

  更多相关文章： 二维晶体材料 硅烯 物理吸附 化学吸附 金属性

【摘要】：本文主要采用第一性原理密度泛函理论的计算方法,对硅烯的物理性质进行了系统的理论研究。主要运用VASP软件模拟了Au吸附在硅烯上整个系统作为基底,研究其表面上吸附CO分子、O2分子、C原子、N原子、O原子的性质与它们直接吸附在硅烯(silicene)的表面上进行比较,得出Au吸附在硅烯上对其表面的活性的影响。经过模拟计算发现当CO分子直接吸附在硅烯上时属于物理吸附,CO与si原子不易成键;当CO分子吸附在Au/silicene基底上时属于化学吸附,CO中的C原子与si原子结合成为了共价键。另外经过计算发现当O2分子直接吸附在硅烯上属于化学吸附,O2极易与si发生反应,O2中的O-O键极易断裂,O原子分别与si原子结合形成共价键;当O2分子吸附在Au/silicene基底上时属于化学吸附,但是吸附能减小了很多。总之,经过比较CO、O2直接吸附在硅烯上以及吸附在Au/silicene基底上,发现当Au原子吸附在硅烯上后,原来无法吸附在硅烯上的CO可以被吸附在Au/silicene基底上。说明Au可以使得一些原本不能被吸附的分子被吸附在Au/silicene表面上,比如CO。同时发现Au/Silicene基底在作为CO氧化物的高活性催化剂方面具有可行性,能够在低温下催化CO氧化物方面开辟一条新道路。另外,经过计算发现C、N、O三种非金属原子分别吸附在硅烯上与分别吸附在Au/silicene基底上相比较时它们的吸附能减小了。这说明了Au原子吸附在硅烯上以后,硅原子和C、N、O三种原子分别作用成为了相互之间作用比较强的共价键。同时C、N、O三种非金属原子分别吸附在硅烯上以及Au/silicene基底上上时最稳定吸附位置基本相同。C原子在硅烯及Au/silicene基底上最稳定的吸附位在顶位,N、O原子在硅烯及Au/silicene基底上最稳定的吸附位在桥位。当硅烯吸附C原子、N原子时,硅烯的金属性由原来的零带隙半导体特性变为导体性,带隙增大了很多。但是当硅烯吸附O原子后,硅烯的金属性却并没有发生变化,吸附O原子后的系统与本征硅烯的金属性相同仍然为零带隙的半导体。当Au/silicene基底吸附C原子、N原子、O原子时,整个系统的金属性与本征硅烯的金属性相比较时全部都发生了变化。Au/silicene基底吸附C原子、N原子、O原子后,整个系统全部都变为导体,带隙增宽了很多。总之,由以上分析我们可以得出结论,经过比较C原子、N原子、O原子直接吸附在硅烯上与吸附在Au/silicene基底上,发现当Au原子吸附在硅烯上后,原来吸附在硅烯上的C原子、N原子、O原子的吸附能相比较于吸附在Au/silicene基底上吸附能降低了。同时我们还发现硅烯的能带结构以及带隙宽度都可以通过表面吸附不同的非金属原子来进行调制。在现实生活中,人们能够依据不同的需求来比较合适的原子吸附在硅烯的表面,用表面原子吸附的办法来调控硅烯的能带结构,获得我们理想中的可控性能比较好的半导体器件。
【关键词】：二维晶体材料 硅烯 物理吸附 化学吸附 金属性
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 二维材料的简介11-14
• 1.1.1 二维晶体材料的发展背景11-12
• 1.1.2 二维材料的制备12-14
• 1.1.3 二维晶体材料的优越性14
• 1.2 本文的研究内容14-16
• 2 理论基础及计算方法16-29
• 2.1 理论基础16-26
• 2.1.1 计算物理学16
• 2.1.2 第一性原理简介16-17
• 2.1.3 密度泛函理论（DFT）17-19
• 2.1.4 DFT计算的基本要素19-24
• 2.1.5 物理吸附和化学吸附24-26
• 2.2 计算方法26-28
• 2.3 计算软件简介28-29
• 3 O_2、CO吸附在硅烯以及Au/silicene基底的性质研究29-45
• 3.1 前言29-30
• 3.2 硅烯的原子结构及其性质30-31
• 3.3 O_2、CO吸附在硅烯上的性质研究31-36
• 3.3.1 O_2吸附在硅烯上的性质研究31-33
• 3.3.2 CO吸附在硅烯上的性质研究33-36
• 3.4 Au原子吸附在硅烯上的性质研究36-38
• 3.5 分析Au/silicene作为衬底吸附CO、O_2的具体过程38-43
• 3.6 结论43-45
• 4 C、N、O原子吸附在硅烯以及Au/silicene基底的性质研究45-64
• 4.1 C、N、O吸附在硅烯上的性质研究45-54
• 4.1.1 C原子吸附在硅烯的性质研究45-48
• 4.1.2 N原子吸附在silicene的性质研究48-51
• 4.1.3 O原子吸附在硅烯的性质研究51-54
• 4.2 C、N、O原子吸附在Au/silicene基底的性质研究54-61
• 4.2.1 C原子吸附在Au/silicene基底的性质研究54-57
• 4.2.2 N原子吸附在Au/silicene基底的性质研究57-59
• 4.2.3 O原子吸附在Au/silicene基底的性质研究59-61
• 4.3 结论61-64
• 5 结论与展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 伍三华;徐英明;张柏林;;碱基腺嘌呤与胸腺嘧啶在Au(111)电极上的共吸附[J];分析化学;2009年11期

2 宁远涛;;Au与Au合金材料近年的发展与进步[J];贵金属;2007年02期

3 方芳,王英,张效岩,张亚非;Au纳米粒子在有机溶剂中的电导行为[J];高等学校化学学报;2004年10期

4 翟秋阁;司学芝;李海军;马万山;;硫氰酸铵-氯化十六烷基吡啶-水体系浮选分离Au(Ⅲ)的研究[J];光谱实验室;2011年01期

5 崔梦楠;杨晓宁;;超临界CO_2中表面钝化Au纳米粒子的分子动力学模拟[J];南京工业大学学报(自然科学版);2013年03期

6 贾美林,李常艳,胡瑞生,沈岳年;负载型Au催化剂的研究进展[J];内蒙古石油化工;2004年01期

7 张冬柏,齐利民,程虎民,马季铭;液晶模板法制备Au纳米线[J];高等学校化学学报;2003年12期

8 黄杉生,殷月芬,王柯敏,何晓晓,钟桐生;基于Au纳米通道膜的生物分离新方法在蛋白质分离中的应用[J];高等学校化学学报;2004年12期

9 矫玉秋;赵昆;;双核Au配合物激发态性质的理论研究[J];光学技术;2008年S1期

10 潘路;王凤武;张祖德;;盐酸胍与溴化十六烷基吡啶从碱性氰化液中萃取Au(I)[J];过程工程学报;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刁鹏;侯群超;张琦;;Au纳米粒子在微电极表面的电化学区域化组装[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

2 林莉莉;裴祖奎;汪宏;谢兆雄;;方酸在Au(111)面上的自组装[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 林菊芳;蒋励;王玫;刘荣;温中伟;鹿心鑫;朱通华;;Au活化箔在组合材料上活化反应率研究[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（上册）[C];2008年

4 刘佩芳;陶芝勇;;电沉积Au和Pt纳米颗粒对外球反应的粒度效应[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

5 姜婷婷;王威;李振宇;王兆杰;王策;;聚吡咯/二氧化钛/Au纳米纤维在室温下检测低浓度氨气[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

6 吴畅书;蓝可;孟续军;;Au材料辐射烧蚀的数值模拟研究[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年

7 张光华;孙昌梅;曲荣君;张盈;;聚苯乙烯负载氨基甘油对水中Au(Ⅲ)的吸附性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 夏慧娟;孔凡红;张军;王淑荣;吴世华;;Au掺杂的WO_3的气敏性研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

9 李影;金超;祖连海;秦瑶;杨金虎;;超长Au纳米线的简单快速合成及其过氧化氢检测研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会：纳米生物传感新方法[C];2014年

10 王涛;徐琳;寿恒;寇元;;可溶性Au纳米粒子催化一氧化碳氧化[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报通讯员 陈铩〈藿，

本文编号：737588