《新型二維層狀材料性能調控及其界面特性的理論研究》是段香梅為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型二維層狀材料性能調控及其界面特性的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段香梅
- 依託單位：寧波大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單個原子層厚度的二維材料(2DLM)的出現極大地拓寬了人類對材料領域的認識。因其電子性質的可調控性,2DLM在納米器件的功能設計和套用方面頗具前景。目前,層狀材料的許多獨特性質被相繼發現,仍有更多新穎的性能值得去研究與探索。通過計算機模擬對2DLM的結構和性質進行更為深入、細緻的研究無疑可為實驗提供理論依據與設計指導。本項目擬以幾種引起廣泛關注的新型二維層狀材料為立足點,以探索性能調控的有效途徑、設計新納米結構為創新,通過缺陷、摻雜、邊界飽和、官能團修飾、吸附原子/分子、結構複合、襯底等方面來取長補短, 改善材料的性能,探討調控作用的內在機理,設計具有預期電子和光學特徵的新材料,為實驗上實現納米器件的功能設計和套用提供依據。
結題摘要
在該項目中,我們完成了一系列新型二維層狀材料如磷烯，氮化硼，矽烯，C-N基材料，MoO2以及異質結的計算模擬研究，發表了17篇SCI收錄的論文。具體地，我們發現過渡金屬原子（如Fe，Mn，Ni，Co）吸附是一種可行的官能化磷烯納米帶的方法；氫化的雙層氮化硼利用自身具有的內建電場的特點有效地降低了光生電子、空穴的複合幾率，且體系滿足水裂解制氫的必要條件，從計算所得的光學性質可以明顯看出該構型能充分地利用可見光; 而且，還可以施加額外電場的方式去調控 H-BNBN-H 結構的帶隙。H與F原子各自以50%的濃度下對矽烯表面進行修飾，體系較好地符合光解水制氫過程中對催化劑的要求。B或P摻雜的多孔石墨烯結構C2N將是可用於可見光水分解的潛力型光催化劑，而且C2N具有很好的電催化HER的潛力，並為最佳化替代Pt的HER活性開闢了一個新的視窗；鋰飾g-CN應該是室溫下很有前途的儲氫材料；可用於氦分離的納米多孔CN膜；嵌入Pd/Pt的CN單層作為CO氧化的有效催化劑；石墨烯的同素異形體Net W是一種高效的鋰離子電池電極材料；MoO2是一種理想的具有高電容率和高遷移率的新型陽極材料；異質結構由於其優異的性能引起了很大的關注，如改變磷烯和氮化硼層之間的距離可以調節異質結的帶隙。異質結SiC(GeC)/MoS2，C3N4/ß-As和C3N4/ß-Sb具有優異的電子和光學特性。
