半导体材料光催化水解制氢的第一性原理研究

发布时间：2021-08-31 01:59

　　近年来,能源问题与环境问题已越来越严峻,寻找清洁、可再生能源已迫在眉睫。H₂是一种质量最轻的气体,无毒、无臭、燃烧产物是水、热值是汽油的2.8倍,因此被认为是最理想的清洁能源之一。而如何高效低能地制备氢气已成为研究热点之一。半导体光催化水解制氢理论上只需要水、太阳光、半导体即可制备氢气。太阳光对我们而言取之不尽用之不竭,水也是地球上最丰富的资源之一,因此,寻找合适的半导体光催化剂是半导体光催化水解制氢领域的关键。提高半导体光催化效率的有效途径之一是提高半导体可见光区的吸收系数。基于第一性原理,我们研究了不同元素掺杂对半导体光催化水解性能的影响,为实验设计和制备高效光催化水解制氢材料提供理论参考。主要完成了以下几个方面的研究。1.运用密度泛函理论（DFT）结合Hubbard U矫正的方法研究了La-N共掺TiO₂的光学性质。主要涉及La/N掺杂对TiO₂晶格参数、介电函数、吸收系数、光电导等性质的影响。研究结果表明,La填隙掺杂、N替位掺杂O的共掺方式相较其他单掺方式在可见光区具有更高的吸收系数,这与实验结果完全吻合。在此... 

【文章来源】：鲁东大学山东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体光催化水解制氢环形流程图

半导体光催化水解制氢简易原理图

鲁东大学硕士毕业论文 2p 轨道加 U 3.7eV，所计算的 TiO2的带隙值V[9]。 TiO2的晶格参数的是优化后的 N@O-La@Ti 的晶体结构。表 3.TiO2的晶格参数。如表 3. 1 所示，我们所计算的5 ，c=9.397 ，这与先前的实验值和理论值十结果的合理性。


本文编号：3373946