掺杂对mos_2吸附气体性能的理论研究及n掺杂mos_2的制备

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1、工学硕士学位论文掺杂对MoS2吸附气体性能的理论研究及N掺杂MoS2的制备罗皓哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TN4工学硕士学位论文掺杂对MoS2吸附气体性能的理论研究及N掺杂MoS2的制备硕士研究生：罗皓导师：曹一江教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：应用科学学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TN4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringThetheoreticalstudyofgasadsor

2、ptionondopedMoS2andthepreparationofNitrogen-dopingMoS2Candidate：LuoHaoSupervisor：Prof.CaoYijiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringElectronicScienceandSpecialty：technologyDateofOralExamination：March,2016HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕

3、±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《ｏＳ吸附气体性渗杂对Ｍ２能的理论研究及Ｎ惨杂ＭｏＳ２的制备》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：知￥月勺日哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《惨杂对ＭｏＳ２吸附气体性能的理论研巧及Ｎ接杂ＭｏＳ２的制备》系本人在

4、哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕古学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得Ｗ其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可レッ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密口。（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名：日期？年＾月日：如／（＾导师签名：曰期：年月

5、三曰广Ｖ导＾ｊ戸掺杂对MoS2吸附气体性能的理论研究及N掺杂MoS2的制备摘要近年来MoS2在有毒气体传感器和储氢材料领域得到了关注，而这两个领域从根本上来说都属于气体吸附。本文应用第一性原理对单层MoS2分别进行了Al、Si、P、N原子的替位式掺杂来探究其对NO2、NH3和H2三种气体分子的吸附性能。另外，本文也制备了N掺杂MoS2纳米片。本文采用广义梯度近似方法，以4×4×1的单层MoS2超晶胞为研究对象，研究了掺杂MoS2对NO2和NH3气体分子的吸附。对于原始单层MoS2，其吸附能和电荷转移量较小，吸附效果不明显。当对

6、单层MoS2在S原子处进行Al、Si、P、N单个原子掺杂后，掺杂的MoS2气体吸附能力增强，吸附能明显增大，电荷转移量增大，这是因为掺杂原子是气体分子与单层MoS2电荷转移的纽带和桥梁。在四种掺杂体系中，Si掺杂的MoS2吸附效果最好，NO2和NH3分子在Si掺杂MoS2上的吸附能分别为-2.588和-2.156eV，电荷转移量分别为0.52和0.23个电子。采用局域密度近似的方法，以3×3×1的单层MoS2超晶胞为研究对象，对H2分子的吸附进行了研究。掺杂的MoS2较未掺杂的MoS2的吸附特性有很大的改善。当H2吸附在Si掺杂的M

7、oS2上时，其吸附能为-0.420eV，当十个H2分子吸附在Si掺杂的MoS2上时，其吸附能为-0.2eV/H2，吸附H2浓度达到了1.37wt%，在储氢领域具有较大的发展前景。本文利用水热法和溶胶凝胶法制备了MoS2纳米花和N掺杂MoS2纳米片。制备出的MoS2纳米花拥有特殊的花瓣结构，并且分散性好，比表面积大，活性位置多。无论是MoS2纳米花还是N掺杂MoS2纳米片，都可以清晰地看到它的层状结构。对于N掺杂MoS2纳米片，X射线光电子能谱分析的结果表明了N-Mo键的存在，实现了N原子的替位式掺杂，为S原子处替位式掺杂理论和应用研

8、究进行了实验铺垫。关键词MoS2；气体传感器；第一性原理计算；替位式掺杂IThetheoreticalstudyofgasadsorptionondopedMoS2andthepreparationofNitrogen-dopingM