Ti3C2和Ti2C的第一性原理计算

《Ti3C2和Ti2C的第一性原理计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文＊＊．＾一Ｔｉ３０Ｃ２和Ｔｉ２Ｃ的第性原理计算硕士研究生：张燕青指导教师：李翀副教授、专业学科：材料科学与工程论文主审人：傅宇东副教授ｒ哈尔滨工程大学．．．？２０１８年３月？．分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文Ti3C2和Ti2C的第一性原理计算硕士研究生：张燕青指导教师：李翀副教授学位级别：工学硕士学科、专业：材料科学与工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：20

2、18年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngThestudyofTi3C2andTi2CbyFirst-principlecaluculationCandidate:ZhangYanqingSupervisor:Assoc.Prof.LiChongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsscienceandEngi

3、neeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversityTi3C2和Ti2C的第一性原理计算摘要Ti3C2和Ti2C是一种类石墨烯结构的新型材料，拥有良好的物理和化学性能，具有广阔的应用前景。但目前研究的Ti3C2和Ti2C主要为多层结构，对Ti3C2和Ti2C的吸附机制和理论没有统一的认知。本文采用密度泛函理论，探索了单层Ti3C2和Ti2C的电学性能和吸

4、附性能。首先，建立了单层Ti3C2和Ti2C模型以及Ti3C2TX和Ti2CTX(T=H、O、F和OH)模型，证明Ti原子的3d轨道电子使得Ti3C2和Ti2C具有还原性。计算了表面H、O、F和OH吸附能的大小，证实实验制备的Ti3C2和Ti2C表面一般覆盖有O、F和OH。研究发现表面基团改变Ti3C2和Ti2C的电学性能，Ti3C2和Ti2C和表面基团存在电子转移，其中Ti3C2(OH)2、Ti2CO2和Ti2CF2转变为半导体。发现Ti2CF2的亚稳定结构存在狄拉克锥，其他覆盖有表面基团的Ti3

5、C2和Ti2C具有类似狄拉克锥结构。其次，建立了不同覆盖度以及不同比例表面基团的单层Ti3C2和Ti2C模型，不同覆盖度以及不同比例表面基团对Ti3C2和Ti2C的结构的影响较小，研究结果显示，表面基团覆盖度越低，Ti3C2和Ti2C对O、F和OH的吸附能越大，本质是Ti原子发生电子转移，导致表面基团的平均电子数增加。同时，表面基团比例不同，Ti3C2和Ti2C的电学性能发生改变，当O、F、OH的比例相同时，Ti3C2和Ti2C转变为半导体。最后，建立了单层Ti3C2和Ti3C2T2(T=O、F和O

6、H)以及Ti2C和Ti2CT2(T=O、F和OH)的Li、Na和K吸附结构模型，Li、Na和K的吸附影响Ti3C2和Ti2C的结构，研究表明表面基团影响Ti3C2和Ti2C对Li、Na和K的吸附能，并且改变了Li、Na和K在Ti3C2和Ti2C结构的最稳定吸附位点。关键词：Ti3C2；Ti2C；表面吸附；密度泛函理论Ti3C2和Ti2C的第一性原理计算AbstractTi3C2andTi2Carenovelmaterialswithgraphene-likestructure,thismateria

7、lhavegoodphysicalandchemicalproperties,Thatmeansitwillhavebroadapplicationprospects.However,thecurrentresearchismainlyaboutmulti-layerstructureofTi3C2andTi2C,andthereisnounifiedunderstandingofthemechanismandtheoryofadsorptionofTi3C2andTi2C.Inthispaper,

8、thedensityfunctionaltheory(DFT)wasusedtoexploretheelectricalandadsorptionpropertiesaboutthesinglelayerstructureofTi3C2andTi2C.Firstly,themonolayermodelsofTi3C2andTi2CandthemonolayermodelsofTi3C2TXandTi2CTX(T=H,O,FandOH)havebeenestablish