氪气在石墨烯表面吸附理论的研究

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1、国内图书分类号：O641.3国际图书分类号：544学校代码：10213密级：公开理学硕士学位论文氪气在石墨烯表面吸附的理论研究硕士研究生：李晓琳导师：盛利教授申请学所在答辩学单日位：理学硕士科：物理化学位：理学院期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O641.3U.D.C:544DissertationfortheMasterDegreeinScienceTHETHEORETICALSTUDYOFKRYPTONADSORPTIONONTHEGRAPHENESURFACECandidate：Supervisor：AcademicDegreeAp

2、pliedfor：Speciality：Affiliation：DateofDefence：LiXiaolinProf.ShengLiMasterofSciencePhysicalChemistrySchoolofScienceJune,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要弱相互作用在化学、物理、材料、生命等自然科学领域发挥着重要的作用。揭示弱相互作用本质，可以获得与研究体系相关的结构、能量和动力学等基本信息，是当前国际科学研究领域的热点和难点。准确的描述弱相互作用是

3、理论化学当前面临的一项重要挑战。目前，根据研究气-固吸附所使用的表面模型可分为Slab模型和Cluster模型。Slab模型利用周期性边界条件模拟固体表面，该模型的理论研究方法多限于局域密度近似(LDA-)和广义梯度近似(GGA-)的密度泛函方法(DFT)；Cluster模型利用有限元分子（或原子）团簇模拟固体表面，其优势在于可采用计算精度较高的量子化学从头算方法。对于Rg/Graphene物理吸附，目前理论研究方法多使用Slab模型结合LDA-/GGA-DFT的计算方法。众所周知，无论是局域密度近似泛函还是广义梯度近似泛函研究长程作用的色散力具有先天不足的缺点，因此不能够准确的描述分子间

4、的弱相互作用。本课题采用高精度的从头算方法和引入色散力校正项的新近发展的密度泛函方法并以分子团簇——六苯并苯(Coronene)模拟石墨烯的表面来研究Kr/Graphene体系作用机制。研究结果如下：1.通过一系列不同理论方法的测试研究Rg/Benzene相互作用，发现二级微扰理论(MP2)和MPW2PLYPD计算结果与实验值十分符合，能够很好的研究稀有气体与苯类共轭体系。2.利用上述方法经过一系列的几何测试，证明六苯并苯(Coronene)可以较好的模拟石墨烯的表面。3.MP2和MPW2PLYPD计算结果显示，Kr更易吸附在石墨烯表面的高配位Hollow位点，不同于其在金属表面更易吸附在

5、低配位的Top位点。4.Kr更易吸附在石墨烯表面上的Hollow位点是由于该位点的电子云密度小，因此对于氪原子的价层电子排斥作用小，此时Hollow位点表现出一种类似“接受”电子的性质。关键词：氪原子；石墨烯；弱相互作用；密度泛函；从头算-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWeakinteractionsplayanimportantroleinseveralscientificareas,suchaschemistry,biologyandphysics.Byaccuratelyaccountingfortheweakinteractioncanacquirebasisi

6、nformationonthestructure,energy,anddynamicswhichisrelatedtothetargetsystem,andthisissuehasbecomeahotanddifficultspotinscientificfields.Areliabletheoreticaldescriptionoftheweakinteractionisoneofthechallengesofcontemporarycomputationalchemistry.Atpresent,therearetwomodels,SlabandCluster,isusedtostud

7、ythegas-solidsystem.Slabmodelusesperiodicboundaryconditionstosimulatesolidsurface,andthismodelmostlyappliestotheLDA-DFTandGGA-DFTdensityfunctionalmethod.Clustermodelusesfiniteunitmoleculeoratomclusterstosimulatet