三類低維納米材料的電子和光學性質的理論研究.pdf

1、低維納米材料由于其特殊的光、電、磁等特性,在納米器件、光電通訊與能量轉化等新材料領域具有廣泛應用前景。本論文采用密度泛函理論(DFT),設計并研究了四類具有寬吸收范圍的富硼體系的單壁B2CN納米管;同時對染料敏化太陽能電池(DSSCs)中的TiO2寬禁帶半導體納米材料與染料分子相互作用的電子和光學性質進行了深入探究;最后針對小分子CO控制超薄貴金屬鈀(Pd)納米片的生長機理進行了探究。主要的研究內(nèi)容和結論概括如下:
　　 (1)

2、基于穩(wěn)定的B2CN納米片,通過沿其不同矢量方向的卷曲,構建了四類不同的鋸齒型和扶手椅式的一維B2CN納米管。計算結果表明,富硼體系的B2CN納米管的電子性質強烈地依賴于管徑的大小和納米管的手性。隨著管徑的逐漸增大,鋸齒型和扶手椅式B2CN納米管的帶隙逐漸減小,呈現(xiàn)出由半導體到金屬性的轉變。預測的納米管的介電常數(shù)以及光學性質表現(xiàn)出明顯的光學各向異性。
　　 (2)我們采用密度泛函方法對D5敏化的TiO2體系的態(tài)密度,能帶結構,以及

3、光子吸收譜進行詳細的理論研究和光譜指認。結果表明,D5染料的電子注入方式是直接注入,電子從染料分子的HOMO-1軌道躍遷到TiO2半導體材料的導帶,從而達到對寬禁帶半導體TiO2敏化的效果。這一結果有利于從微觀的角度理解染料分子和半導體之間的相互作用。
　　 (3)采用密度泛函方法,對實驗上得到穩(wěn)定的小于10個原子層結構的鈀藍納米片的生長機理進行了研究。計算結果表明,Pd納米片表面的原位還原反應的發(fā)生很可能是誘導Pd納米片生長的