二维Fe-P单层结构、稳定性及物理性质的理论研究

发布时间：2024-03-13 03:27

　　二维材料由于其特有的物理、化学性质受到了各个领域研究者的广泛关注。理论计算、材料模拟和结构预测已经成为研究二维材料性质和设计新型二维材料的重要手段。此外,自下而上的二维材料合成方法为理论预测结构的实验合成提供了可能。由于Fe-P化合物中丰富结构构型,富Fe化合物特殊的磁性,以及含磷过渡金属二维材料的发现,激发了人们对二维Fe-P材料的研究兴趣,希望可以获得具有优异性能的新型二维Fe-P材料。一方面,过渡金属Fe由于存在半满的d轨道提供磁矩使得其化合物具有应用于自旋电子学器件的可能。随着人们对于器件尺寸微型化的需求,自旋电子学器件受到了空前的关注,寻找二维室温铁磁体显得尤为重要。另一方面,P在与过渡金属形成化合物的过程中,可以从过渡金属获得电子而显示负电性。负电性的P可以捕捉H质子从而传递氢,作为析氢反应(HER)催化位点。研究表明,在过渡金属磷化物中,P含量的增多有利于提升其析氢反应的催化活性。本文基于第一性原理计算结合结构搜索算法,对二维Fe-P体系进行了结构预测,考虑的化学组分为Fe_xP_y(x=1-3,y=1;x=1,y=1-4),发现了...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 Fe-P化合物简述
        1.1.1 常压下Fe-P化合物研究
        1.1.2 高压下Fe-P化合物研究
    1.2 二维材料简述
        1.2.1 二维材料研究背景
        1.2.2 二维铁磁材料研究现状
        1.2.3 二维析氢反应催化剂
    1.3 本文的选题目的和意义
    1.4 本文的创新性
第二章 理论预测稳定的二维Fe-P单层
    2.1 前言
    2.2 计算细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Fe_xP_y单层的相对形成能
        2.3.2 Fe_xP_y单层的内聚能、动力学和热力学稳定性
        2.3.3 Fe_xP_y单层的结构
    2.4 本章小结
第三章 富Fe组分二维Fe₃P电子和磁学性质研究
    3.1 前言
    3.2 计算细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Fe₃P单层的磁构型
        3.3.2 Fe₃P单层的电子性质研究
        3.3.3 Fe₃P单层的磁各向异性能和居里温度
        3.3.4 应变下Fe₃P单层的磁性研究
    3.4 本章小结
第四章 富 P 组分二维 Fe P_y(y=1-4)电子性质和析氢反应活性研究
    4.1 前言
    4.2 计算细节
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 FeP_y(y=1-4)单层的电子性质研究
        4.3.2 FeP_y(y=1-4)单层作为析氢反应催化剂的性能研究
        4.3.3 应变下FeP_y(y=1-4)单层析氢反应催化剂的性能研究
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录
致谢
在学期间公开发表论文及著作情况



本文编号：3927118