检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锑烯吸附金属Li原子的密度泛函研究

物理学报 2019年第2期68卷 214-221页

作者：栾晓玮孙建平王凡嵩韦慧兰胡艺凡华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

锑烯(antimonene)是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在锂离子电池等领域受到关注.本文基于第一性原理的密度泛函理论,计算研究了锑烯对Li原子的吸附特性,包括Li原子的最稳定吸附构型、吸附密度以及吸附Li原子的扩散路径.结果表明... 详细信息

锑烯(antimonene)是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在锂离子电池等领域受到关注.本文基于第一性原理的密度泛函理论,计算研究了锑烯对Li原子的吸附特性,包括Li原子的最稳定吸附构型、吸附密度以及吸附Li原子的扩散路径.结果表明:Li原子最稳定的吸附位置位于谷位,即底层Sb原子之上、顶层三个Sb原子中心位置,吸附能为1.69 eV,吸附距离为2.81?;能带计算发现,锑烯为带隙宽度1.08 eV的间接带隙半导体,吸附Li原子后费米能级上升进入导带,呈现出金属性;原子分波态密度分析发现, Sb原子的p电子态和Li原子的p和s电子态形成明显的共振交叠,表现出杂化成键的特征;随着吸附Li原子数量增加,锑烯晶格结构和电子结构发生较大变化.通过微动弹性带方法计算发现, Li原子在锑烯表面的扩散势垒为0.07 eV,较小的势垒高度有利于快速充放电过程.

关键词：锑烯二维材料 Li原子吸附密度泛函理论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锑烯基复合电催化剂的制备及电解水性能研究

锑烯基复合电催化剂的制备及电解水性能研究

作者：王靖坤太原理工大学

学位级别：硕士

电解水制氢作为一种高效的制氢方式得到了世界各国科学家的高度认可,其关键反应包含析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)。目前,商用的OER催化剂是Ru O和Ir O,HER催化剂是Pt/C,然而由... 详细信息

电解水制氢作为一种高效的制氢方式得到了世界各国科学家的高度认可,其关键反应包含析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)和析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)。目前,商用的OER催化剂是Ru O和Ir O,HER催化剂是Pt/C,然而由于现有贵金属催化剂价格高昂及储量稀少,限制了其在大规模电催化产氢中的实际应用。因此,设计和开发具有与贵金属催化剂相媲美的催化活性的非贵金属催化剂来替代贵金属催化剂,具有重要意义。二维材料由于具有大的比表面积、丰富的边缘态和可调谐的电子特性,在电解水制氢中具有巨大的应用潜力。近些年来,科学工作者们已经开发出了许多二维材料用于电催化裂解水,包括石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等。尽管这些二维材料在电催化析氢和析氧方面均表现出一定的催化性能,但其弱的催化活性及稳定性,极大地限制了进一步应用。理论研究表明与黑磷同主族的半金属锑烯纳米片具有高载流子迁移率、优异的导电性、优异的环境稳定性以及良好的自旋电子学行为,有望用于制备高活性的电催化剂。然而其作为实用性催化剂仍有一定的不足:(1)活性位点暴露较少;(2)本征催化活性较低;(3)导电性较差,进而限制其在电催化中的应用。针对以上存在的问题,本论文通过调控锑烯尺寸以及与导电材料进行复合,实现对二维锑烯材料的催化活性位点及电子结构进行调控,从而提升催化剂的催化活性。本论文的研究内容如下:(1)与有机导电小分子复合。制备超小尺寸的锑烯纳米点(粒径3.2 nm)(AMNDs),从而暴露丰富的催化活性边缘位点。同时,采用离子液体作为导电小分子,修饰在AMNDs表面(IL-AMNDs)调节其电子传输以及传质。从而实现了良好的HER性能(116m V@10 m A cm,Tafel斜率为104 m V dec)。(2)与无机材料NiFe-LDH形成二维异质结。通过在泡沫镍(NF)上原位制备NiFe-LDH/AMNSs二维复合催化剂。二维锑烯纳米片的加入可以调节NiFe-LDH的电子结构,同时可以增强其活性表面积和电导率。该复合催化剂在1 M KOH溶液中表现出优异的OER、HER和Overall Water Splitting(OWS)催化活性和良好的稳定性。

关键词：二维材料锑烯结构调控析氧反应析氢反应

羟基修饰单层砷烯及锑烯的电子结构与光学性质

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

材料导报 2021年第10期35卷 10017-10022页

作者：方文玉张鹏程赵军湖北医药学院公共卫生与管理学院十堰442000 湖北大学材料科学与工程学院武汉430062

本工作采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了单层砷烯和锑烯,以及羟基(-OH)表面修饰砷烯和锑烯的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明:经过修饰后,砷烯及锑烯的晶格常数、键角、键长均变大... 详细信息

本工作采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了单层砷烯和锑烯,以及羟基(-OH)表面修饰砷烯和锑烯的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明:经过修饰后,砷烯及锑烯的晶格常数、键角、键长均变大,褶皱厚度变小,且均具有较好的稳定性。电子结构分析表明,羟基修饰后的砷烯及锑烯转变为狄拉克材料,拥有超高载流子迁移率,且能带结构具有较好的线性色散。光学性质显示,修饰后的砷烯及锑烯的吸收光谱明显红移,对太阳光谱的吸收效果明显增强,表明其在未来光电子设备等领域中具有广阔的应用前景。

关键词：砷烯锑烯电子结构狄拉克材料光学性质

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锑烯表面碱金属原子吸附和扩散行为研究

人工晶体学报 2018年第3期47卷 635-641页

作者：黄桃花郭纪源孙晨立陈雷江苏科技大学理学院镇江212003

锑烯是一种新兴的具有多种新奇特性的二维材料。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,主要研究了Li、Na、K原子在锑烯表面的吸附和扩散行为。结果显示,Li、Na、K原子在锑烯表面吸附时,具有较大的吸附能,分别为-2.36 e V,-1.84 e V和-1... 详细信息

锑烯是一种新兴的具有多种新奇特性的二维材料。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,主要研究了Li、Na、K原子在锑烯表面的吸附和扩散行为。结果显示,Li、Na、K原子在锑烯表面吸附时,具有较大的吸附能,分别为-2.36 e V,-1.84 e V和-1.60 e V。通过引入垂直于衬底指向吸附原子的外电场,发现它们的吸附能和转移电荷都随着外加电场的增加而增加,其中对K原子的吸附能和转移电荷影响最显著。采用Climbing Image-Nudged Elastic Band(CI-NEB)的方法研究得出Li、Na和K在锑烯表面的扩散行为都具有较小的扩散势垒,其中Li为0.09e V,Na为0.08 e V,而K仅有0.04 e V,这有利于碱金属原子在锑烯表面的扩散。研究结果为进一步了解锑烯的性质和应用推广提供了基础理论支持。

关键词：锑烯二维材料第一性原理吸附扩散

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

液相剥离法大规模制备锑烯量子点

物理化学学报 2019年第10期35卷 1052-1057页

作者：吴昊严仲南京理工大学材料科学与工程学院

本工作采用超声辅助液相剥离法制备锑烯量子点,研究了在180 W、10 h的超声工艺条件下,分别以H2O、C2H5OH、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为剥离溶剂得到的样品形貌。以分散浓度及稳定性为标准,评估了三种溶剂在锑烯量子点制备中的优劣。结果表明... 详细信息

本工作采用超声辅助液相剥离法制备锑烯量子点,研究了在180 W、10 h的超声工艺条件下,分别以H2O、C2H5OH、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为剥离溶剂得到的样品形貌。以分散浓度及稳定性为标准,评估了三种溶剂在锑烯量子点制备中的优劣。结果表明,锑烯样品在NMP中分散浓度最高且最为稳定。透射电子显微镜(TEM)的结果显示,只有NMP中的样品在形貌上呈现出来的是量子点,而其他两种溶剂中得到的样品主要是锑烯纳米片,所以NMP是最适合锑烯量子点制备的溶剂。此外,我们还标定了以上三种溶剂中锑烯样品浓度与比浊度的标准曲线,从而可以通过比浊法方便地测定锑烯分散液的浓度。

关键词：锑烯量子点液相剥离比浊法分散性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

二维锑烯声子输运的第一性原理研究

工程热物理学报 2018年第12期39卷 2779-2783页

作者：李敏珊陈楷炫衡益符远翔莫冬传吕树申中山大学化学工程与技术学院广州510275

二维锑烯作为具有宽带隙的新型半导体材料,在热电、光电等领域具有良好的应用前景。本文利用第一性原理方法研究了不同层数二维锑烯的电子结构、热力学稳定性与声子输运特性.二维锑烯随着层数的增加,原子层弯曲程度减小,电子带隙值下降... 详细信息

二维锑烯作为具有宽带隙的新型半导体材料,在热电、光电等领域具有良好的应用前景。本文利用第一性原理方法研究了不同层数二维锑烯的电子结构、热力学稳定性与声子输运特性.二维锑烯随着层数的增加,原子层弯曲程度减小,电子带隙值下降,呈现了半导体-金属特性的转变.单层锑烯在室温下单位截面积声子热导约为0.190 GW·m^(-2)K^(-1)。由于层间相互作用力的存在以及原子层弯曲程度的改变,声子热导随层数的增加而逐渐减小,四层锑烯的声子热导已经接近块体锑的声子热导。

关键词：锑烯声子热导第一性原理

金属掺杂和缺陷对锑烯气体传感性能的第一性原理研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

金属掺杂和缺陷对锑烯气体传感性能的第一性原理研究

作者：杜瑞芸西安石油大学

学位级别：硕士

近年来,气体传感技术深入工业生产和日常生活的各个环节,在有毒气体检测中发挥着不可替代的作用。作为气体传感器的核心部件,高性能的气体传感材料可以快速检测和捕获有毒气体分子。因此,设计高稳定性、高选择性和高灵敏性的气体传感材... 详细信息

近年来,气体传感技术深入工业生产和日常生活的各个环节,在有毒气体检测中发挥着不可替代的作用。作为气体传感器的核心部件,高性能的气体传感材料可以快速检测和捕获有毒气体分子。因此,设计高稳定性、高选择性和高灵敏性的气体传感材料成为气体传感领域的研究热点。二维(2D)纳米材料因其特殊的结构和优异的性能在气体传感领域显示出巨大的潜力,其层状结构和高导电率为气体传感提供了更多的可能性。在VA族2D材料的研究进程中,锑烯单层表现出良好的稳定性、出色的电子特性和优异的光学特性,理论和实验研究表明锑烯单层在光电子、催化、能源和生物医学等领域展示出巨大的应用潜力。值得注意的是,较大的体表面积、可调的带隙和较高的载流子迁移率使锑烯单层在气体传感领域具有天然优势。然而,关于锑烯的气体传感性能研究尚在起步阶段,基于锑烯单层气体传感器的研究仍然进展缓慢。因此,本论文采用第一性原理的计算方法系统研究了锑烯单层对有毒气体的吸附行为和传感性能。通过揭示气体传感机理,为锑烯基气体传感器检测有毒气体提供了可靠的理论基础。研究内容及结果如下:(1)通过研究CO、SO和NO分子在本征锑烯和过渡金属(Ni、Pd和Pt)掺杂锑烯单层上的吸附行为和传感性能,以揭示Ni、Pd和Pt掺杂锑烯单层作为高选择性和高灵敏性气体传感材料的适用性。结果表明本征锑烯单层对CO、SO和NO的吸附能力较弱,不利于有毒气体的传感和捕获。基于吸附能、电荷转移和态密度分析可知,引入Ni、Pd和Pt掺杂可以提高锑烯单层对CO、SO和NO的吸附能力,增强基底与气体之间的相互作用。电子局域函数(ELF)分析可以确定气体分子与过渡金属掺杂基底之间的共价相互作用。电导率、恢复时间和功函数表明,与CO和SO分子相比,Ni、Pd和Pt掺杂锑烯单层对NO分子更具选择性和灵敏性。此外,Ni掺杂可以显著增强锑烯基底与NO的相互作用,该基底对NO分子具有更好的传感和捕获性能。Ni掺杂锑烯基底对NO的吸附行为和传感特性可以通过外加电场来调节,表明了外部电场是一种存储和解吸NO气体的可控手段。本研究工作旨在为锑烯基气体传感器的应用提供理论基础,过渡金属掺杂锑烯单层能够作为CO、SO和NO气体传感和捕获的候选材料。(2)为了探索金属掺杂和空位缺陷对锑烯气体传感性能的影响,构建了过渡金属(Sc和Ti)掺杂本征锑烯和缺陷锑烯单层的模型,讨论单空位缺陷和过渡金属掺杂对基底性能的影响。单空位缺陷锑烯和Sc掺杂缺陷锑烯呈现出金属特性,Sc掺杂锑烯和Ti掺杂缺陷锑烯呈现出半导体特性,而Ti掺杂锑烯为磁性半金属特征。改性基底在电学和磁学性质上存在一定差异,也为NO气体的吸附和传感提供了更多的可能性。吸附能、电荷转移、态密度和差分电荷密度的计算结果表明,本征锑烯单层对NO的吸附能力较弱,引入单空位缺陷和过渡金属原子掺杂可以增强锑烯单层对NO的吸附能力,NO与改性基底较强的轨道杂化是吸附能力提高的主要原因。通过分析ELF可知,本征锑烯单层与NO之间存在弱的范德华相互作用。单空位缺陷基底与NO之间存在较强的共价相互作用,吸附过程中形成共价键。过渡金属掺杂本征基底和缺陷基底与NO之间存在静电相互作用,吸附过程中形成离子键。功函数的分析结果显示引入单空位缺陷和过渡金属原子掺杂有利于提高锑烯基底对NO的传感性能。其中,Sc掺杂本征锑烯和缺陷锑烯基底对NO具有显著的灵敏性。与O、HO和CO分子相比,Sc掺杂本征锑烯和缺陷锑烯基底也对NO分子具有较强的选择性。此外,吸附光谱展示出NO吸附前后光吸收系数在380 nm至790 nm的可见光区域增加,表明了锑烯基光学气体传感器可用于有毒NO分子的检测。

关键词：锑烯气体传感第一性原理缺陷掺杂

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

非金属单原子掺杂锑烯的析氢电催化活性研究

非金属单原子掺杂锑烯的析氢电催化活性研究

作者：杨梦雅郑州大学

学位级别：硕士

氢能被认为是最具有发展价值的清洁能源之一,在制备氢能的各种工艺中,电催化裂解水被认为是一种简单易控、清洁环保的方法。为了快速、高效的制备氢能源,开发具有高活性、高稳定性、低成本的电催化剂就显得尤为重要。本文利用密度泛函理... 详细信息

氢能被认为是最具有发展价值的清洁能源之一,在制备氢能的各种工艺中,电催化裂解水被认为是一种简单易控、清洁环保的方法。为了快速、高效的制备氢能源,开发具有高活性、高稳定性、低成本的电催化剂就显得尤为重要。本文利用密度泛函理论,探究了第Ⅴ主族和第Ⅵ主族单原子(N、P、As、O、S、Se、和Te)锚定到二维β-Sb表面空位后对析氢反应(HER)的影响,计算结果表明当β-Sb二维表面掺杂第Ⅵ主族原子时,掺杂摩尔浓度为2.78%的Se@Sb结构和O@Sb结构以及掺杂摩尔浓度为5.56%的S@Sb结构在保持良好的稳定性的同时展现出可以与Pt(111)表面相媲美的HER催化活性。此外,研究表明对Te@Sb结构施加大约为4%～5%的x、y双轴压缩应力也可以实现对HER催化活性的调控。本项工作的研究内容除了设计出可以有效改善HER电催化活性的D@Sb掺杂结构外,还从Bader电荷、电子分波态密度(PDOS)和晶体轨道哈密顿布局(COHP)等物理学角度解释了掺杂原子后β-Sb结构中Sb原子被激活的原因。此外,引入了一个新的表征HER电催化剂催化活性的物理量——费米能级上电子的占据数。总体而言,本篇论文的研究工作不仅提出了改善β-Sb二维结构表面HER电催化活性的方案,而且从物理学角度揭示了改善催化活性的原因,相信该研究工作会为后续β-Sb二维材料的应用提供一定的帮助。本篇论文的结构安排为:第一章:绪论。首先简要概述了近年来氢能源对社会发展的重要性,其次描述了电催化裂解水制备氢能源这一方法的基本原理与机制;化学反应需要催化剂来加快反应的速率,提高反应物的利用率,因此在本章最后一部分对HER的电催化剂进行着重的描述。第二章:理论方法。在第一部分简单介绍了计算物理学领域中重要的理论方法——第一性计算原理的基础理论知识和发展过程;第二部分描述了在计算电催化的相关工作中所需要的一些工具;最后在本章的结尾部分概括了本篇工作中所用到的软件。第三章:研究内容。首先是对β-Sb这种典型的蜂窝状二维材料进行几何结构和电子结构的描述,随后对具体的研究内容展开讨论,最后计算结果表明当D=O、S、Se、和Te时,掺杂结构D@Sb中被激活的Sb原子表现出良好的HER催化活性。在分析原因部分总结得出:当引入n型掺杂剂到缺陷态β-Sb表面后,被激活的Sb原子的s-p轨道因为缺失部分孤对电子而产生局域空穴,局域空穴的引入大大减弱了电子间的库伦斥力,从而增强了对H原子的吸附能力。第四章:总结与展望。对β-Sb二维材料的工作内容进行总结,并简要陈述本项研究工作的潜在价值。

关键词：密度泛函理论电催化析氢反应锑烯掺杂应力

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

二维锑烯材料的制备与表面研究

二维锑烯材料的制备与表面研究

作者：王洋成都大学

学位级别：硕士

石墨烯的发现掀起大家研究二维材料的热潮,同时解决了对于单层二维晶体材料没有办法稳定存在的困扰,这对于二维层状材料的认识有着重要意义。研究发现石墨烯具有如高电子迁移率,狄拉克电子行为,量子霍尔效应等独特而且优异的物理学性能... 详细信息

石墨烯的发现掀起大家研究二维材料的热潮,同时解决了对于单层二维晶体材料没有办法稳定存在的困扰,这对于二维层状材料的认识有着重要意义。研究发现石墨烯具有如高电子迁移率,狄拉克电子行为,量子霍尔效应等独特而且优异的物理学性能,这对新型的器件的产生带来的希望。通过研究由V族元素形成的二维材料时,发现制备的材料具有其他的新奇特性,这引起了对V族元素的研究热潮,尤其是由锑原子形成的锑烯,所具有的2.28e V的较大带隙,在电子器件上具有广泛应用。本论文是采取分子束外延方法,在硅衬底表面结构上和高定向裂解石墨(Highly oriented pyrolytic graphite,HOPG)衬底上进行锑烯的外延生长,研究在不同表面结构和衬底上锑原子生长情况。(1)本文采用硅衬底上通过制备铋膜,并对铋膜进行退火形成铋再构,在铋再构表面外延生长锑烯,铋与锑具有相似的六角晶格结构,将铋膜作为缓冲层,既可以对Si(111)-7×7进行钝化,又能外延生长锑烯,在不同的电流条件下进行退火,最终得到了α相和β相的铋再构,在β相表面生长锑膜,经扫描分析结果得出结论,在β相的铋再构表面边缘,锑原子呈三维式原子堆积,无法实现二维原子堆积。(2)BiSe薄膜具有较低的表面能,适合外延生长二维材料,但在硅上无法长出锑烯,因此采用分子束外延技术在高定向热解石墨(HOPG)衬底上生长制备二维BiSe薄膜。通过STM扫描测试,发现制备出的样品表面较为平整,说明成功在HOPG表面外延生长出平整的BiSe薄膜。其主要原因是HOPG作为二维层状材料由石墨烯单层通过层间的范德华力堆叠而成的,面内为平面碳原子构成的六边形蜂巢式结构,利于其表面进行外延生长。随后进行锑烯的生长,在BiSe薄膜表面成功外延生长出0.5ML的锑烯。

关键词：分子束外延锑烯铋烯反射式高能电子衍射扫描隧道显微镜