能源是社會發(fā)展必不可少的物質,隨著經濟的快速發(fā)展,例如煤、石油等傳統(tǒng)能源已經不能滿足社會發(fā)展的需求。在1972年日本研究人員發(fā)現半導體可以利用太陽能光催化分解水制氫,這一發(fā)現被廣泛的關注�，F在通過半導體實現光催化制氫已成熱點,而TiO₂半導體作為光催化劑被廣泛的研究。由于純TiO₂半導體在光催化效率并不高,因此需要采用一些手段來提高TiO₂半導體光催化效率。本文采用材料耦合方法提高TiO₂半導體光催化效率,并通過雜化泛函(HSE06)方法對TiO₂銳鈦礦、單層MoS₂和TiO₂/MoS₂異質結的相關性質做理論計算。計算結果顯示,與TiO₂銳鈦礦帶隙(3.2 eV)相比復合體系的帶隙可以減小到1.38 eV,以及復合體系光學性能比純TiO₂銳鈦礦的光學性能有所提高,這是一個期望的結果。同時我們研究了施加不同壓力對TiO₂/MoS₂

【文章頁數】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 研究背景
    1.1 半導體材料的光催化理論
    1.2 TiO₂光催化劑
    1.3 提高TiO₂光催化制氫性能的方法
    1.4 半導體光催化分解水制氫研究現狀
    1.5 納米MoS₂助催化劑
    1.6 選題意義及研究內容
        1.6.1 選題意義
        1.6.2 研究內容
第二章 理論方法
    2.1 第一性原理(first-principles)概述
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 交換相關能量泛函
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 廣義梯度近似(GGA)
        2.3.3 軌道泛函(LDA+U)
        2.3.4 雜化泛函
    2.4 范德瓦耳斯修正介紹
    2.5 計算軟件簡介
    2.6 計算涉及量
        2.6.1 幾何結構優(yōu)化
        2.6.2 電子結構
        2.6.3 光學性質
第三章 TiO₂銳鈦礦與MoS₂復合材料光催化制氫的理論計算
    3.1 引言
    3.2 計算方法及模型
    3.3 TiO₂催化劑的結果與討論
        3.3.1 幾何結構優(yōu)化
        3.3.2 電子態(tài)密度與光學性質
    3.4 助催化劑MoS₂計算結果與討論
        3.4.1 幾何結構優(yōu)化
        3.4.2 電子態(tài)密度與光學性質
    3.5 復合體系異質結的理論計算
        3.5.1 幾何結構結構
        3.5.2 電子性質
        3.5.3 異質結材料間電荷轉移
        3.5.4 異質結的光學性質
    3.6 助催化劑MoS₂層數對異質結性能的影響
    3.7 復合體系材料間距離對性質的影響
    3.8 (Cu,N)共摻雜TiO₂/MoS₂異質結
    3.9 壓力對TiO₂/MoS₂異質結的影響
第四章 TiO₂金紅石與MoS₂異質結光催化性能的理論研究
    4.1 引言
    4.2 計算方法及模型
    4.3 TiO₂的理論計算結果與討論
        4.3.1 幾何結構優(yōu)化
        4.3.2 態(tài)密度與光學性質
    4.4 復合材料異質結的理論計算
總結與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間取得的科研成果



本文編號：3882280