缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料的结构及电催化析氢性能的理论研究

发布时间：2023-04-29 16:48

　　层状二维纳米材料MoS₂凭借其价格低廉、储量丰富、析氢性能优异、最有潜力替代贵金属的催化剂等优点,已成为当前电催化析氢领域的研究前沿和热点。但因其受到活性位点、材料导电性和电子迁移率较差等因素,使其析氢性能大大被限制。因此,本论文采用基于第一性原理的量子力学方法,对缺陷型二硫化钼/石墨烯(MoS₂/G)复合材料的构型、电子结构及电催化析氢性能进行了系统研究,并考察应力对各类缺陷复合体系析氢反应性能的影响,为设计新型高效二硫化钼基析氢催化材料提供理论依据与指导。本论文研究结论如下:缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料研究结果表明,石墨烯层与二硫化钼层之间通过范德华力相互作用保持结构稳定,石墨烯和MoS₂之间的相互作用明显影响了MoS₂和石墨烯的电子结构,石墨烯的引入有效提升了MoS₂层的导电性能。不同类型缺陷(V_S、V_S2、V_Mo、V_MoS3、V_MoS6、S2_Mo

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 MoS₂晶体结构
        1.2.1 2H-MoS₂晶体结构
        1.2.2 1T-MoS₂晶体结构
        1.2.3 3R-MoS₂晶体结构
    1.3 二硫化钼析氢催化剂研究进展
        1.3.1 缺陷对MoS₂析氢性能的影响
        1.3.2 材料复合对MoS₂析氢性能的影响
        1.3.3 外加环境(应力、电场)对2H-MoS₂析氢性能的影响
    1.4 析氢反应机理
    1.5 本论文的主要工作
第二章 理论基础与计算方法
    2.1 第一性原理
        2.1.1 薛定谔方程的近似处理方法
            2.1.1.1 绝热近似(Born-Oppenheimer近似)
            2.1.1.2 单电子近似(Hartree-Fock近似)
    2.2 密度泛函理论(DFT)
        2.2.1 交换-关联泛函
            2.2.1.1 局域密度近似(LDA)
            2.2.1.2 广义梯度近似(GGA)
        2.2.2 赝势
        2.2.3 DFT-D色散校正
        2.2.4 CI-NEB方法
    2.3 计算软件-VASP
第三章 缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料电催化析氢性能的理论研究
    3.1 概述
    3.2 计算模型与方法
    3.3 计算结果与讨论
        3.3.1 单层二硫化钼构型优化
        3.3.2 单层石墨烯构型优化
        3.3.3 二硫化钼/石墨烯复合材料构型优化
        3.3.4 不同类型缺陷二硫化钼/石墨烯复合材料的H吸附性能研究
            3.3.4.1 缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料的H吸附构型
            3.3.4.2 缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料的H吸附自由能
            3.3.4.3 缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料的电子结构
        3.3.5 析氢反应机理研究
    3.4 本章小结
第四章 应力对缺陷型二硫化钼/石墨烯复合材料析氢性能的影响
    4.1 概述
    4.2 计算模型与方法
    4.3 计算结果与讨论
        4.3.1 应力对不同类型缺陷MoS₂/G复合材料析氢性能的影响
        4.3.2 V_MoS3-MoS₂/G复合体系在不同应力下的电子结构
        4.3.3 V_MoS3-MoS₂/G复合体系在不同应力下的析氢反应机理研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
在读期间公开发表论文(著)及科研情况



本文编号：3805358