论文摘要
本论文综述了近年来层状CxN化合物的实验合成和理论计算的研究进展,采用第一性原理从头计算法,对层状CxN化合物的结构和电子性质进行了理论计算,分析探索了CxN化合物的储氢性能,预测了其作为储氢材料的可行性。在本文中我们基于六方BN结构和石墨结构,分别构建了C3N、C5N、C7N可能的结构模型,采用基于密度泛函理论和平面波赝势法的CASTEP计算程序,研究了这三种成分的层状CxN化合物单层内的原子排布、c轴方向的堆垛顺序、以及能带结构和态密度。验证了其结构稳定些,并预测了其导电性。研究结果显示,构建的C3N-IV结构、C5N-I结构和C7N-I结构分别是三种成分的层状CxN化合物中最稳定的。通过计算C3N、C5N和C7N的形成能,可以知道这三种化合物都是稳定相。采用CASTEP计算程序,研究了H原子在单层C3N化合物表面上的吸附行为。研究结果发现在单层C3N化合物上吸附一个氢原子时,单个氢原子最倾向于吸附在单层C3N化合物的C-N键上。氢原子吸附于单层C3N化合物上的吸附能,要低于吸附于石墨烯相应吸附位上的吸附能。在构建的三种单层C3N化合物表面上进行完全加氢是不可行的,但在单层C3N化合物表面上进行部分加氢是可行的。
论文目录
致谢摘要Abstract1 绪论1.1 碳氮化合物研究进展1.2 储氢方法和储氢材料研究进展1.2.1 氢能源的优势和前景1.2.2 储氢方法概述1.2.3 储氢材料研究进展1.3 石墨烯吸附氢研究进展1.3.1 石墨烯的结构与特性1.3.2 石墨烯吸附氢研究1.4 石墨烯衍生物吸附氢研究进展1.4.1 石墨烯掺B 吸附氢研究1.4.2 石墨烯掺N 吸附氢研究1.5 选题的目的和意义1.6 本章小结2 研究方法及理论基础2.1 引言2.2 Materials studio 软件简介2.3 CASTEP 软件介绍2.4 基于密度泛函理论的第一性原理赝势法2.4.1 第一性原理的计算方法2.4.2 密度泛函理论2.4.3 赝势法2.5 本章小结xN 化合物结构和电子性质的理论预测'>3 单层CxN 化合物结构和电子性质的理论预测3.1 引言3.2 计算方法3.2.1 计算参数3N 化合物结构和电子性质的理论预测'>3.3 层状C3N 化合物结构和电子性质的理论预测3.3.1 引言3.3.2 构建模型3.3.3 结构优化后的结果3.3.4 结构稳定性的验证3.3.5 电子性质的研究5N 化合物结构和电子性质的理论预测'>3.4 层状C5N 化合物结构和电子性质的理论预测3.4.1 引言3.4.2 构建模型3.4.3 结构优化后的结果3.4.4 结构稳定性的验证3.4.5 电子性质的研究7N 化合物结构和电子性质的理论预测'>3.5 层状C7N 化合物结构和电子性质的理论预测3.5.1 引言3.5.2 构建模型3.5.3 结构优化后的结果3.5.4 电子性质的研究3.6 本章小结3N 表面上吸附的研究'>4 单个氢原子在单层C3N 表面上吸附的研究4.1 引言4.2 计算方法4.2.1 计算参数4.2.2 模型构建4.3 结果和讨论4.4 结论3N 完全吸氢的研究'>5 单层C3N 完全吸氢的研究5.1 引言5.2 计算方法5.2.1 计算参数5.2.2 模型构建5.3 结果和讨论5.4 结论结论参考文献作者简历学位论文数据集
相关论文文献
标签:第一性原理计算论文; 能带结构论文; 储氢论文;
层状C_xN化合物结构、电子性质和储氢性能的第一性原理研究
下载Doc文档