二硫化鉬及二氧化鈦基納米復合材料構效關系的理論研究.pdf

1、近年來，二硫化鉬及二氧化鈦基納米復合材料因其能夠有效利用太陽光，在吸收和轉化的過程中，能夠產生清潔能源，并且無二次污染，所以成為了現今一種有效、綠色的能源材料，為解決能源問題和環(huán)境污染等問題提供了一種非常有效的解決方式。本文以密度泛函理論計算為主要研究的方法，以半導體材料MoS2以及TiO2基納米復合材料為主要的研究對象，對以MoS2-CdS異質結為背景的的光催化劑的活化性能，TiO2-CdS復合的異質結為背景的光電轉換材料的電子結構性

2、能，以及MoS2-Pt取代金屬Pt的催化劑的機理和性能作系統(tǒng)地研究和論述。主要工作結論如下:
　　(1)通過密度泛函理論DFT和雜化的密度泛函HSE06計算并研究了MoS2-CdS異質結材料的光催化活性。在MoS2-CdS異質結材料中，MoS2作為光敏劑，可以很容易地產生電子-空穴對，并且電子-空穴對可以在雜質中有效分離。發(fā)生在可見光照射下，電子可以從MoS2注入CdS。我們的研究結果表明，MoS2-CdS的能隙為2.11 eV，

3、在光照射下，異質結的電子能夠實現從價帶最大值處(VBM)到導帶最小值處(CBM)的轉移。另外，MoS2-CdS異質結比單層CdS在可見光區(qū)域有更多的光吸收量。我們提出MoS2與CdS復合得到的異質結擁有杰出的催化性能。
　　(2)我們采取密度泛函理論(DFT)以及HSE06雜化的密度泛函計算并且研究TiO2-CdS異質結的電子性能，其中包括對于能帶，態(tài)密度，有效質量（即可判斷載流子的密度）以及光吸收特性的研究。從我們的計算和探究表

4、明，TiO2-CdS異質結顯示出了很優(yōu)良的金屬特征。此外，TiO2-CdS異質結材料在可見光區(qū)域有更多的光吸收量相比于TiO2材料。我們提出這種TiO2-CdS異質結材料是一種新型的基于TiO2的光電轉換材料。我們的這項計算機模擬研究也為以后在異質結在光電轉換的電子催化性能中的應用提供了一部分理論研究的基礎。
　　(3)氫析反應(HER)是電催化中的一個基本過程，并且在通過水分解產生氫的能量轉化中起了非常重要的作用。同時析氫反應是

5、水的電解和用于氫氣生產的光電化學水分解中的必要反應。為了找出能夠替代金屬鉑的一種優(yōu)良的催化劑，我們選擇MoS2，搭建四層MoS2在方向為(100)的切割面并且進行金屬鉑原子的摻雜，構建了一個MoS2(100)負載鉑結構的材料。本文運用DFT嘗試對MoS2(100)-Pt替代金屬鉑作析氫反應并進行研究。通過對MoS2(100)-Pt材料的表面以及吸附能的計算和研究，發(fā)現MoS2(100)-Pt材料中能量有利的Volmer-Heyrovsk