本文關(guān)鍵詞：二維納米材料化學(xué)修飾及高性能催化劑構(gòu)建的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯二維材料,是由碳原子以sp~2雜化鍵排列在六方晶格中的平面結(jié)構(gòu)。由于其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)、電子性質(zhì)、磁性、機(jī)械性能已經(jīng)引起了各個(gè)研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。最近研究表明化學(xué)摻雜石墨烯能有效調(diào)節(jié)石墨烯的電子性質(zhì)和磁性質(zhì)。在各種非金屬元素(例如:B、N、S、F、P等)的摻雜中N原子摻雜具有明顯的優(yōu)勢(shì)。硼氮納米片是石墨烯的類(lèi)似物具有比石墨烯更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,但硼氮納米片具有很寬的帶隙(-6eV),因此限制了硼氮納米片的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)修飾不僅可以增強(qiáng)BN納米片溶解度,而且可以有效調(diào)控BN納米片的電、磁學(xué)性質(zhì),從而拓寬了其應(yīng)用前景。在本論文中,我們主要研究了Pt_13納米粒子在氮摻雜石墨烯上的沉積作用及醛基修飾對(duì)硼氮納米片表面電子性質(zhì)的影響。(1)首先我們采用密度泛函理論研究了Pt_13納米粒子沉積在三種不同種氮摻雜石墨烯上的結(jié)構(gòu)及其電子性質(zhì)及氧原子在此復(fù)合材料上的吸附作用。研究結(jié)果表明N摻雜能增強(qiáng)石墨烯Pt_13納米粒子的結(jié)合強(qiáng)度,從而增強(qiáng)體系的穩(wěn)定性。由于Pt_13納米粒子的d帶中心下降使得一定數(shù)目的電子從Pt_13納米粒子轉(zhuǎn)移到了基底上。從而降低了氧原子在此復(fù)合材料上的吸附作用。因而,N摻雜石墨烯的負(fù)載增強(qiáng)了Pt納米粒子的催化活性。(2)我們運(yùn)用密度泛函理論計(jì)算不同醛基覆蓋率在硼氮納米片表面上的吸附作用并研究醛基吸附對(duì)硼氮納米片結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明單個(gè)醛基在硼氮納米片吸附非常弱,吸附能可忽略不計(jì)(-0.09 eV)。更多醛基吸附時(shí),醛基更喜歡成對(duì)吸附在硼氮納米片的B原子和鄰位的N原子上(分別從兩面進(jìn)行吸附)。醛基的覆蓋率能高達(dá)40%其吸附能為-0.29eV。醛基修飾能有效調(diào)節(jié)硼氮納米片的帶隙,進(jìn)而增強(qiáng)其導(dǎo)電性。本文研究結(jié)果表明氮摻雜缺陷石墨烯不僅可以增強(qiáng)納米粒子的穩(wěn)定性而且可以降低氧原子的吸附能,有望作為氧化還原反應(yīng)的催化劑。醛基修飾硼氮納米片可以有效的降低硼氮納米片的帶隙,從而為拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域提供理論指導(dǎo)和線索。
【關(guān)鍵詞】：h-BN納米片 氮摻雜缺陷石墨烯 密度泛函理論 Pt_13團(tuán)簇
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 石墨烯的研究進(jìn)展10-14
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)11-12
• 1.2.3 石墨烯在催化領(lǐng)域的應(yīng)用12-14
• 1.3 石墨烯的化學(xué)修飾14-15
• 1.3.1 石墨烯的化學(xué)官能化14
• 1.3.2 h-BN納米片的研究進(jìn)展14-15
• 1.4 本論文研究的意義和內(nèi)容15-16
• 第2章 理論化學(xué)方法16-19
• 2.1 密度泛函理論16-18
• 2.1.1 Thomas-Fermi模型16-17
• 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理17
• 2.1.3 Kohn-Sham方程17-18
• 2.1.4 交換相關(guān)能泛函18
• 2.2 本論文所使用的軟件18-19
• 2.2.1 Dmol~3簡(jiǎn)介18
• 2.2.2 函數(shù)18
• 2.2.3 基組18-19
• 第3章 氮摻雜石墨烯負(fù)載Pt_13納米粒子高穩(wěn)定性及催化性能的理論研究19-32
• 3.1 研究背景19-20
• 3.2 計(jì)算方法20-21
• 3.3 結(jié)果與討論21-31
• 3.3.1 Pt_13納米粒子與氮摻雜石墨烯的相互作用21-25
• 3.3.2 Pt_13納米粒子/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料的電子性質(zhì)25-28
• 3.3.3 Pt_13/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料氧化還原反應(yīng)的催化反應(yīng)活性28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 醛基修飾六方硼氮納米片：結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的理論研究32-45
• 4.1 研究背景32
• 4.2 計(jì)算方法32-33
• 4.3 結(jié)果和討論33-44
• 4.3.1 不同覆蓋率的醛基在硼氮納米片上的吸附33-40
• 4.3.2 醛基修飾六方硼氮納米片體系的電子性質(zhì)40-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻(xiàn)46-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58-60
• 致謝60

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