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
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【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