二维M 2 CO 2 和GeS层状材料气敏特性的理论研究
发布时间:2022-02-20 23:28
随着当今社会工业化的迅速发展,自然环境污染加剧,其中含氮、含硫等有害气体对人类的健康构成严重威胁。如何对这些有害气体进行有效探测,并采取合理措施调控其捕集与释放等,已成为气敏传感领域的研究热点。近几年来,实验上通过化学蚀刻的方法已制备出的二维层状过渡金属碳化物MXenes多达30余种,其具有层间距可调、电子结构丰富、载流子迁移率高等特性而备受研究者的关注。另外,类似二维黑磷的MXs(M=Ge,Sn;X=S,Se)纳米片也通过气-液-固相实验方法而合成得到,其独特的各向异性结构、可调的光、电性质等优异性能引起国内外学者的极大兴趣。现有关于二维MXenes与MXs材料性能的研究表明它们在能源存储与转化、光电子器件、气敏传感器和催化等诸多领域极具应用潜力。然而,关于这两类材料的气敏特性尚待进一步深入研究。论文主要运用第一性原理计算方法,系统地研究了常见小分子气体在二维半导体M2CO2和GeS表面上的吸附结构、吸附强度、电子结构和电流-电压输运等性质,一方面分析了这些材料对某种气体吸附的选择性、敏感性和结构稳定性,并从微观电子结构方面阐述了气体与二维...
【文章来源】:河南师范大学河南省
【文章页数】:64 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 气敏器件研究背景与意义
1.2 二维材料MXenes和MX研究现状及存在问题
1.3 论文研究内容与目标
第二章 理论研究基础
2.1 密度泛函理论
2.1.1 绝热近似与哈特里-福克(Hartree-Fock)近似
2.1.2 Hohenberg-kohn定理
2.1.3 Kohn-Sham方程
2.1.4 交换关联泛函
2.1.5 赝势方法
2.2 量子化学程序包简介
第三章 二维半导体M_2CO_2材料的气敏特性
3.1 研究背景
3.2 理论模型和方法
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 SO_2吸附前后M_2CO_2单层的结构
3.3.2 不同M_2CO_2单层对气体SO_2的选择性
3.3.3 Sc_2CO_2单层对气体SO_2的敏感性
3.3.4 双轴应变对SO_2吸附性质的调制
3.3.5 外加电场对SO_2吸附性质的调制
3.3.6 不同二维材料对SO_2气体选择性的比较
3.4 结论
第四章 二维半导体GeS材料的气敏特性
4.1 研究背景
4.2 理论模型和方法
4.3 计算结果与讨论
4.3.1 气体小分子吸附前后GeS单层的结构
4.3.2 GeS单层对气体NO_2的选择性
4.3.3 GeS单层对气体NO_2的敏感性
4.3.4 应变对NO_2在GeS单层上吸附性能的调制
4.3.5 外加电场对NO_2在GeS单层上吸附性能的调制
4.3.6 不同二维材料对NO_2气体选择性的比较
4.4 结论
第五章 总结及展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】:
期刊论文
[1]Catalytic carbon dioxide hydrogenation to methane: A review of recent studies[J]. Xiong Su,Jinghua Xu,Binglian Liang,Hongmin Duan,Baolin Hou,Yanqiang Huang. Journal of Energy Chemistry. 2016(04)
本文编号:3636023
【文章来源】:河南师范大学河南省
【文章页数】:64 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 气敏器件研究背景与意义
1.2 二维材料MXenes和MX研究现状及存在问题
1.3 论文研究内容与目标
第二章 理论研究基础
2.1 密度泛函理论
2.1.1 绝热近似与哈特里-福克(Hartree-Fock)近似
2.1.2 Hohenberg-kohn定理
2.1.3 Kohn-Sham方程
2.1.4 交换关联泛函
2.1.5 赝势方法
2.2 量子化学程序包简介
第三章 二维半导体M_2CO_2材料的气敏特性
3.1 研究背景
3.2 理论模型和方法
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 SO_2吸附前后M_2CO_2单层的结构
3.3.2 不同M_2CO_2单层对气体SO_2的选择性
3.3.3 Sc_2CO_2单层对气体SO_2的敏感性
3.3.4 双轴应变对SO_2吸附性质的调制
3.3.5 外加电场对SO_2吸附性质的调制
3.3.6 不同二维材料对SO_2气体选择性的比较
3.4 结论
第四章 二维半导体GeS材料的气敏特性
4.1 研究背景
4.2 理论模型和方法
4.3 计算结果与讨论
4.3.1 气体小分子吸附前后GeS单层的结构
4.3.2 GeS单层对气体NO_2的选择性
4.3.3 GeS单层对气体NO_2的敏感性
4.3.4 应变对NO_2在GeS单层上吸附性能的调制
4.3.5 外加电场对NO_2在GeS单层上吸附性能的调制
4.3.6 不同二维材料对NO_2气体选择性的比较
4.4 结论
第五章 总结及展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】:
期刊论文
[1]Catalytic carbon dioxide hydrogenation to methane: A review of recent studies[J]. Xiong Su,Jinghua Xu,Binglian Liang,Hongmin Duan,Baolin Hou,Yanqiang Huang. Journal of Energy Chemistry. 2016(04)
本文编号:3636023
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