石墨烯吸附NO2的第一性原理研究

作     者：柳清 

作者单位：北京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毕世华

授予年度：2016年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：石墨烯 第一性原理 吸附 密度泛函理论 NO2 

摘      要：石墨烯于2004年被制备出来后,由于其完全二维的平面晶体结构和良好的力学、电学、光学等性质,在科学界引起广泛关注,在许多领域具有潜在的应用前景。石墨烯有大的比表面积,因此其吸附性能良好,它的这种特性在气敏传感器方面有重要应用价值。该论文首先对密度泛函理论的理论框架进行了相关介绍。在量子力学创立初期,它只能计算最简单的氢原子,在几年之后,***与***分别利用了变分方法和自洽场方程用以计算氦原子的基态;随后的***改进了***的自洽场方法并提出了著名的哈特利一福克方法,这种方法成为了很多现代电子结构计算方法的最初原型;20世纪60年代密度泛函理论正式建立,因为计算精度较高并且计算量适中的优势,其已然成为计算化学、材料模拟领域中最为重要的理论方法之一。本文的研究重点是利用基于密度泛函理论的第一性原理和相关知识,运用Materials Studio软件的Castep模块,创建本征石墨烯、空位缺陷石墨烯和掺杂石墨烯的超胞模型,计算本征石墨烯、空位缺陷石墨烯和掺杂石墨烯的能带结构、态密度和电荷密度。由于石墨烯在气敏传感器方面具有重要的价值,本文还研究了本征石墨烯、空位缺陷石墨烯以及掺杂石墨烯对NO2的吸附能力。最后,通过一系列计算分析得到了相应的结论。