电荷转移复合物论文-韩瑞

电荷转移复合物论文-韩瑞

导读:本文包含了电荷转移复合物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献,主要关键词:SPR,电荷转移,SERS,金纳米棒

电荷转移复合物论文文献综述

韩瑞[1](2018)在《基于SERS光谱研究半导体-MBA-Au纳米棒复合物中的界面电荷转移》一文中研究指出众所周知,除了分子本身的共振之外,表面等离子体共振(SPR)和电荷转移共振(CT)被认为是表面增强拉曼散射(SERS)信号被极大增强的两个最重要的来源。SPR和CT对SERS效应的贡献,通常被看作是独立的,而SPR对CT的影响并没有系统的相关研究。与此同时,提高CT的效率对于光催化以及光电器件的发展具有非常重要的意义。在本文中,从以下两部分工作对其展开了研究:(1)TiO_2-MBA-Au NRs体系中界面电荷转移的研究:SPR的贡献基于SERS和叁明治分子4-巯基苯甲酸(4-MBA),研究了二氧化钛(TiO_2)和金(Au)之间的电荷转移。通过调节金纳米棒(Au NRs)的表面等离子体吸收,研究了复合物中SPR对CT的贡献。提出了半导体-分子-金属复合物中的电荷转移路径,并且探讨了SPR对界面CT的贡献机制。该研究建立了一种简单有效的通过SERS研究SPR对界面CT影响的方法,对于界面CT的进一步研究具有重要的意义。(2)基于不同形貌的氧化锌(ZnO)构筑的ZnO-MBA-Au NRs体系中的界面电荷转移的研究通过调控ZnO纳米粒子形貌及Au NRs的长径比,构筑了不同方式复合的ZnO-MBA-Au NRs组装体系。UV-vis光谱表征了Au纳米棒的SPR随其长径比的变化,以及不同的组装体中Au纳米棒的SPR的变化和半导体吸收带的变化。基于上述UV-vis光谱表征结果分析了不同的组装体系中Au纳米棒表面电子的缺失程度。进而Raman表征了不同的组装体系中的界面电荷转移,并且探究了SPR对组装体系的SERS和CT的贡献以及ZnO形貌对SPR贡献的影响。更深入的理解了SPR和CT的关系,为SERS技术的增强机理提供了更进一步的理论基础,也为构筑具有更高电荷转移度的体系提供了理论指导。对于SERS的发展以及高效的光电器件和光催化剂的制备都具有重要的意义。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01)

张华喜[2](2017)在《氧空位对二氧化钛纳米管场发射性能及石墨烯/二氧化钛复合物界面电荷转移的影响》一文中研究指出一维二氧化钛(TiO_2)纳米管被认为是理想的场发射材料,这要归因于其拥有很多优点:高纵深比、无毒、优异的抗辐射能力、大的比表面积、很好的热/化学稳定性和良好的尺寸可控性,这使得其能够应用于x射线源及平板显示器的电子发射阴极上。此外,通过电化学法垂直生长在Ti基底上的TiO_2纳米管表现出较窄的电子动能分布,并且良好的附着性极大地的降低界面接触电阻,从而提高电子发射效率。然而,TiO_2有很高的电子亲和能(4.33 eV),导致纳米管尖端的电子很难发射到真空。实验报道,室温环境下,通过水热反应制备得到的含O缺陷TiO_2纳米管在低的开启/阈电压下表现出高的发射电流密度,并且电子的场发射稳定性高。此外,在N和Fe掺杂的TiO_2纳米管中也发现有效增强的场发射现象,这要归因于掺杂的杂质原子以及伴随掺杂而产生O空位的出现。虽然TiO_2纳米管的电子发射能力受到本征O空位缺陷的影响,但其电子结构以及机理是不清楚的,有必要进行详细的研究。另一方面,由于TiO_2具有成本低、无毒、高光催化活性、及良好的热、物理、化学稳定性,因此被认为是很有潜力的光催化和光电材料。但是,由于TiO_2的能隙很大(金红石为3.0 eV,锐钛矿为3.2 e V),导致其只能吸收紫外光(UV)。UV光占总体太阳能光谱的5%,而可见光约为45%,这使太阳能的转换效率很低。近来,人们考虑杂化的TiO_2与石墨烯复合物作为光催化和光电材料。石墨烯是二维碳原子层,原子按六边蜂巢结构共价结合在一起,而且有很多不寻常的性质:石墨烯几乎透明、能够导电和导热、K点附近无质量的Dirac量子点、量子霍尔效应、比表面积大以及非常好的机械性能。石墨烯的能隙为0,并且有很高的电子迁移率,在室温下报道的迁移率超过15000 cm~2V~(-1)s~(-1)。此外,石墨烯表现出n型特征,并且容易成为空穴掺杂。实验报道,TiO_2纳米粒子可以直接在氧化石墨烯(GO)片层生长,并且杂化的石墨烯/TiO_2复合物有非常高的光催化活性,相比P25增强了3倍。杂化体系的光吸收边发生了明显的红移,从紫外光范围向可见光区域扩展,而且TiO_2的能隙值也大大降低。理论工作证明,石墨烯的π电子特征被完整的保留,并且与TiO_2之间是通过范德华力相互作用接触。电子从石墨烯片层向TiO_2发生了明显的转移,这导致石墨烯中发生空穴集聚现象。时间范畴的密度泛函理论分析表明光致电子的转移速度要比电子-振动能量的衰减速度快几倍,这使得石墨烯-TiO_2之间可以发生有效的电子-空穴对分离。所以,石墨烯-TiO_2复合物可以作为光催化和光电材料的基元。众所周知,氧空位是TiO_2中最常见本征缺陷,很容易在热处理后观察到。空位的存在对TiO_2的一些性质有明显影响,例如电导性、铁磁性和光响应。石墨烯-TiO_2复合物的电子结构和光学性质也可能受到氧空位的影响,但相关研究很少,系统的理论分析是有必要且有价值的。为了解决上述问题,我们选择计算机模拟方法来构建含有氧缺陷的体系,并研究它们的电子结构以及相关性质。主要研究结果分成如下两部分:一、使用第一原理计算方法并选择单壁管模型来研究O空位对TiO_2纳米管电子结构以及场发射性能的影响。GGA和B3LYP泛函结果表明,带间态的特征决定于O空位的类型,只有位于管壁外侧二配位的缺陷会在导带底以下引入一个浅的和深的能级。在外加电场下的电离势和轨道分布变化证明了本征O空位可以让TiO_2纳米管的电子发射能力得到有效加强。二、通过DFT+U计算来研究锐钛矿TiO_2(110)面与石墨烯之间的相互作用,包括电子结构、功函数和光学性质。我们发现,石墨烯中电子向不含缺陷的TiO_2转移,而当TiO_2中存在氧空位时,电荷会发生反方向转移。对于完整和含有缺陷的体系来说,光吸收在可见光范围都得到明显增强,这为光催化增强机理提供了合理解释。(本文来源于《吉林大学》期刊2017-12-01)

徐龙坤,毕婷君,明美君,王静波,李象远[3](2017)在《二氯甲烷中四氰乙烯/四甲基乙烯π堆积复合物的光诱导电荷转移激发》一文中研究指出基于作者关于非平衡溶剂化模型的前期工作研究,我们研究了二氯甲烷中四氰乙烯/四甲基乙烯复合物的分子间电荷转移激发。应用色散校正密度泛函DFT-D3得到合理优化结构,通过计算偶极矩及其分量、原子电荷、电荷分离和△r指数来讨论激发特征,同时考察了采用不同密度泛函对垂直激发能计算的影响。(本文来源于《第十叁届全国量子化学会议论文集——第四分会:生命、药物和材料量子化学》期刊2017-06-08)

杜曼[4](2017)在《有机n-π电荷转移复合物的研究》一文中研究指出芳胺类化合物是一类特殊的电子给体,它既可以作为π电子给体,又因为氨基的氮原子上带有孤对电子,又可作为n电子给体,但是由于氮原子上孤对电子占据的轨道可与苯环的π电子轨道共轭,所以并不能将其简单地归类于n电子给体或π电子给体。本文通过溶液法以及研磨法制备了几种以芳胺为电子给体的电荷转移共晶,并探索其晶体结构、堆积方式以及相互作用、热力学等性质。主要内容包括以下几个方面:(1)合成了一种典型的π电子受体,即1,2,4,5-四氰基苯(TCNB),分别以邻苯二胺、联苯胺、α-萘胺为电子给体,TCNB为电子受体,通过溶剂挥发法制备了叁种电荷转移共晶,单晶X射线衍射分析表明,共晶1和共晶2中TCNB均通过电荷转移作用与给体分子采取面对面π-π堆积的模式,但是在共晶2中,除了π-π相互作用,还存在一部分氮原子上孤对电子与TCNB苯环之间的n-π相互作用,此外,叁种共晶的固体紫外漫反射光谱的较大波长范围内均出现了新的宽吸收带,表明电荷转移复合物的形成。(2)通过Hirshfeld表面分析及其2D指纹图对共晶1和共晶2中的相互作用作了进一步的分析,结果显示,共晶1和共晶2中最主要的相互作用均为N-H…N氢键相互作用,在共晶各组分的Hirshfeld表面都表现为明显的红色区域,C…C相互作用也占Hirshfeld表面中的相当一部分,主要表示π-π相互作用。此外,共晶2中还存在明显的N…C相互作用,表明存在一部分n-π相互作用。(3)通过机械研磨法制备了以上叁种共晶,PXRD分析表明,通过滴加乙腈研磨同样能够得到共晶1-3。除此之外,我们选择了另一种常见的π电子受体,即四氯对苯醌(TCQ),将TCQ分别与邻苯二胺、联苯胺以及α-萘胺按照1:1的比例进行研磨,并对研磨产物进行PXRD、红外以及固体紫外分析,证明了电荷转移复合物的形成。(本文来源于《东南大学》期刊2017-05-30)

洪峰[5](2016)在《苯并菲类盘状液晶衍生物的电荷转移复合物液晶性能及聚集态的研究》一文中研究指出本论文设计并合成了3,6-二乙酯基-2,7,10,11-四戊氧基苯并菲(36TPE)、3,4,9,10-四戊酸酯苝(C1)、3,4,9,10-四己酸酯苝(C2)、3,4,9,10-四庚酸酯苝(C3)、3,4,9,10-四辛酸酯苝(C4)以及2,4,7-叁硝基-9-芴酮(TNF),采用核磁氢谱(1H-NMR)对所合成分子进行结构确认。将36TPE分别与TNF、7,7,8,8-四氰基苯醌(TCNQ)、C1、C2、C3、C4以摩尔比1:1均匀混合得到以下掺杂物36TPE/TNF、36TPE/TCNQ、36TPE/C1、36TPE/C2、36TPE/C3、36TPE/C4;采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-vis)、荧光光谱对所制备样品的光谱特性进行研究;采用差示扫描量热仪(DSC)对其进行热力学性能表征;采用偏光显微镜(POM)和一维X射线衍射对其相态结构进行分析;采用离子化势能测试仪对其离子化势能进行测试;采用渡越时间法(time-of-flight,TOF)对其载流子迁移率进行测试。实验结果表明:同混合前相比,36TPE/TNF、36TPE/TCNQ颜色变深,荧光消失,在紫外可见光谱上出现显着的电荷转移吸收带(CT-band),表明其形成了电荷转移复合物;36TPE/C1、36TPE/C2、36TPE/C3、36TPE/C4的紫外可见光谱、红外光谱、荧光光谱只是混合前各组分光谱的迭加,表明其未形成电荷转移复合物。结合DSC、POM以及XRD,确认36TPE液晶区间为室温到清亮点,C1、C2、C3和C4均存在晶态和液晶态,掺杂后其熔点升高,液晶区间变窄,呈现典型的焦锥状织构。结合电子能谱、紫外光谱、XRD、载流子迁移率,确认混合后在室温下均形成柱间堆迭,表明其具有导电子和导空穴的双向传输特性,在高温下以叁明治的形式形成柱内堆迭,阻碍载流子的传输。混合后的HOMO能级介于电子给体和电子受体之间。当混合后形成电荷转移复合物时,其LUMO能级比两者都低;当其未形成电荷转移复合物时,其LUMO能级介于电子给体和电子受体的LUMO能级之间。(本文来源于《北京印刷学院》期刊2016-12-01)

李丹丹[6](2016)在《葫芦[8]脲增强型电荷转移复合物构筑功能性纳米胶束和层状多层膜的研究》一文中研究指出刺激响应聚合物材料由于其潜在的应用价值而受到研究者广泛的关注。目前,主客体化学已发展成为构筑新型功能材料的重要途径。大环主体分子葫芦[8]脲(Cucurbit[8]uril,CB[8]),能键合双重客体形成主体增强的电荷转移(CT)复合物。这种独特的叁组分主客体结合模式及其多重刺激响应性设计潜能,使葫芦[8]脲在构筑功能材料上具有良好的应用前景。本研究中我们将葫芦[8]脲增强的电荷转移复合物,与聚合物胶束和层状多层膜的制备技术结合,构筑了一系列的刺激响应功能体系。主要内容包括以下四个部分。1.首先合成了 pH敏感的甲基紫精(MV)修饰的阿霉素前药分子(MV-DOX)和萘(Np)修饰的聚乙二醇(PEG-Np)。然后利用CB[8]同时嵌套MV和Np形成主体增强CT复合物的性质,构建了 CB[8]连接的两亲性超分子聚合物前药,其在水溶液中可自组装成胶束MV-DOX@CB[8]@PEG-Np。该超分子前药胶束在生理条件下具有良好的稳定性和生物相容性,而在细胞内酸性微环境下,可诱导腙键断裂,快速释放出阿霉素药物。体外细胞实验表明该前药胶束进入癌细胞后,可在溶酶体/内涵体的低pH诱导下发生药物释放,并抑制癌细胞的增殖,因此在癌症治疗领域具有潜在的应用价值。2.合成了 MV修饰的亲水性超支化聚磷脂(HPHEEP-MV)和吲哚(ID)为末端的疏水聚乳酸(PLA-ID)。利用CB[8]对MV和ID的主客体识别作用,构建了 CB[8]连接的两亲性嵌段聚合物,并在水中自组装成核壳非共价连接的聚合物胶束HPHEEP-MV@CB[8]@PLA-ID。由于CB[8]主客体复合物的动态可逆性,在还原剂Na2S204或竞争性客体金刚烷胺(Ad)的作用下,该超分子聚合物胶束核壳可迅速分离,实现胶束的解组装,内部包埋模型药物的超分子胶束可以实现药物的可控释放。3.合成了 MV或ID分别改性的聚乙烯亚胺PEI-MV和PEI-ID。利用CB[8]对MV和ID的叁重主客体作用,结合层层组装技术,制备了带单一正电荷的多层膜(PEI-MV@CB[8]/PEI-ID)。该多层膜在pH4-9环境下能稳定存在,而CB[8]的客体Ad能通过竞争性主客体作用实现多层膜的快速解组装。CB[8]叁重复合物的高结合力使多层膜具有很高的粘附强度。该阳离子多层膜能够大量高效地负载质粒DNA,并实现对细胞的原位转染。4.合成了 Np修饰的葡聚糖(NpD),然后利用CB[8]对MV和Np的嵌套作用,将中性的NpD与CB[8]及正电性的小分子MV混合,使其转变成侧基复合CB-MV的假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD。该假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD能与聚阴离子PAA进行旋涂层层组装得到多层膜(PAA/MV-CB[8]-NpD)。在还原剂Na2S204或竞争性客体Ad的作用下,假阳离子性聚合物MV-CB[8]-NpD的带电侧基脱离,使多层膜的层间静电作用力消失,导致多层膜发生解组装。利用这种可控解组装的多层膜作为牺牲层,可以简单快速地制备自支撑膜。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-07-01)

陈强,李海茹,吕海港,翟华金,李思殿[7](2016)在《硼球烯B_(37)~(3-)及内嵌式电荷转移复合物Ca@B_(37)~-》一文中研究指出2014年笼状全硼富勒烯D_(2d)B_(40)~-和C_3/C_2 B_(39)~-的发现~([1,2])开启了硼球烯化学新领域。随后,一系列由硼双链交织而成、含六个六元或七元环表面的硼球烯家族成员T_h B_(36)~(4-),C_s B_(38)~(2-),C_1 B_(41)~+和C_2 B_(42)~(2+[3])相继得到理论预测。本文基于广泛的全局极小搜索和第一性原理计算,对CaB_(37)~-进行系统地理论研究,发现内嵌式电荷转移复合物C_s Ca@B_(37)~-(1)(Fig.1)是体系的最稳定结构。该结构所包含的C_s B_(37)~(3-)(2)硼球烯骨架由12条硼双链相互交织而成,表面含两个五边形、一个六边形及叁个七边形,12个多中心离域π键(12 mc-2eπ,m=5,6)(Fig.2)均匀分布在由45个σ键形成的的σ骨架上。C_s B_(37)~(3-)(2)与已报道的硼球烯分子在n=36-42尺寸范围内形成完整的硼球烯家族B_n~q(q=40-n,n=36-42),将开辟硼球烯纳米材料研究新领域。(本文来源于《中国化学会第30届学术年会摘要集-第十八分会:电子结构理论方法的发展与应用》期刊2016-07-01)

赵光谱[8](2016)在《第一性原理研究有机电荷转移复合物TTF-CA和TTF-QBrCl_3的多铁性质》一文中研究指出多铁性材料有多种铁序共存于一身,因而具有丰富的物理特性,这为设计多功能器件提供了广阔的空间。鉴于其极大的应用前景,近年来,人们尤其对能够将磁性和铁电性耦合于一身的单相多铁材料充满研究的兴趣和热情。不过,在常见的单相多铁材料中,大部分为过渡金属氧化物材料,这类材料的电子自旋、轨道自由度以及晶格的相互作用比较强烈,这制约了人们对更深层次的物理机制的研究,而且近年来单相钙钛矿型多铁材料的探索也未能取得更大的突破,人们开始将部分研究方向转向有机多铁。在有机多铁材料中,电子给体-电子受体型电荷转移复合物材料受到了很多关注,不过,这类多铁材料背后的磁电耦合物理机制仍有待深入研究。本论文基于第一性原理的计算,对TTF-CA和TTF-QBrCl_3这两种电荷转移复合物材料相关物理性质展开研究,探索其潜在的多铁性质。本论文的主要内容有以下几部分:第一章简单介绍多铁材料的研究背景和进展,论述了第Ⅰ类多铁和第Ⅱ类多铁,及其两者的差异;第二章主要介绍我们在计算中所使用的第一性原理和背后的密度泛函理论相关方法,简述了本文所采用的计算软件;第叁章是对TTF-CA材料展开计算,计算并分析了TTF-CA的晶格相变、能带结构、自旋极化态密度,并对TTF-CA中的磁性来源和铁电来源展开详细计算和分析,计算结果表明TTF-CA磁基态为共线反铁磁构型,磁性直接影响材料内的电子极化,磁电耦合性质突出,TTF-CA是一种良好的“电子铁电性”多铁材料;第四章是对TTF-QBrCl_3材料展开计算,TTF-QBrCl_3具有类似于TTF-CA的晶格结构,并且它的中性-离子相变(NIT)同TTF-CA有极大的相似性,故我们研究TTF-QBrCl_3是否具有类似TTF-CA的多铁性质。我们计算了TTF-QBrCl_3的能带结构、自旋极化态密度,并对TTF-QBrCl_3中的磁性来源和铁电来源展开详细计算和分析,计算结果表明TTF-QBrCl_3同样具有显着的磁电耦合性质,亦是一种“电子铁电性”多铁材料。(本文来源于《华中科技大学》期刊2016-05-25)

谈春霞[9](2015)在《有机—多金属氧簇复合物在溶液中的自组装及固体复合物电荷转移性质的研究》一文中研究指出无机多金属氧簇的拓扑结构和电学方面的多样性,使得这类物质在众多领域具有潜在的应用价值,是先进功能材料制备的较好选择,以有机阳离子静电包覆具有特定功能的多金属氧簇作为构筑块可以设计和合成新型有机-无机杂化复合物。本文合成了叁种有相似结构的有机阳离子包覆硅钨酸形成的复合物,在不同的有机溶剂中,复合物的聚集态形貌有所不同。甲醇、丙酮等极性溶剂在复合物聚集体的形成过程中扮演了重要角色,这些试剂的加入能够促进聚集体的形成,而且使聚集体保持稳定。文中还尝试了不同组合、不同比例的有机溶剂作为复合物分子自组装溶剂,这些复合物在氯仿/甲醇(v:v=4:1)的混合溶剂中均得到了稳定的聚集体,聚集体光学显微镜下为巨大的多层反相囊泡结构,而在扫描电镜下为微米尺寸的球形形貌。我们设计并合成了扇形咪唑阳离子包覆带有不同电荷、不同形状的含铕的多金属氧簇形成了叁种不同的复合物。复合物固态和溶液中均具有荧光性质。在光学显微镜下叁种复合物均表现为多层的反相囊泡结构,而在SEM和TEM照片中的形貌有不同。相同的阳离子包覆多钼酸盐{M0132}形成的复合物在氯仿/甲醇混合溶液中自组装后也能够形成有序的球形结构,但是在SEM和TEM照片上,除常见“花状”形貌,还出现了六边堆积的六方晶系的准单晶的结构,X-衍射数据验证了这个结构。此外,我们还制备和表征了基于多金属氧簇Anderson结构的表面活性剂-多金属氧簇复合物(An16)与阳离子聚电解质(PMV和POV)的超分子复合物PSCs;以及An16和嵌段共聚物(EG193-b-V57和S480-b-V57)静电作用的得到的多金属氧簇-嵌段共聚物超分子复合物(BICs)。两种嵌段共聚物-多金属氧簇复合物在水溶液中得到了常规的囊泡结构,而在甲苯有机溶剂中的反相囊泡的聚集体形貌。最后,我们制备了四个分别以Keggin [SiM12O40]4-(M=W,Mo)和Lindqvist [M6O09]2- (M=W,Mo)为电子受体的有色的有机-多金属氧簇电荷转移复合物,并参照有机半导体的能带理论和报道的多金属氧簇阴离子的还原电位以及四个电荷转移复合物的紫外漫反射光谱中电荷转移峰的带边吸收,计算了电荷转移复合物作为有机材料的能级参数。实验证明:利用可以修饰的有机阳离子包埋多金属氧簇阴离子并不能改变无机阴离子特有的光学现象,而且表面连接的有机阳离子的数目影响复合物在溶液中自组装的形貌。通过改变有机阳离子和选择带有一定数目、特定结构的多金属氧簇阴离子能够得到不同的自组装形貌的薄膜材料。我们成功地获得了有机-多金属氧簇的固态电荷转移物,这将为设计和开发具有应用前景的有机电致发光材料提供思路。(本文来源于《兰州大学》期刊2015-05-01)

黄科[10](2012)在《盘状液晶掺杂形成的电荷转移复合物取向的研究》一文中研究指出许多盘状液晶材料具有延伸的芳香族核心,并且富含电子,所以它们可以和缺电子材料混合形成电荷转移复合物,比如缺电子材料TNF。电荷转移作用会改变液晶中问相的稳定性,一个很有趣的现象是,加入TNF后会使没有液晶相的物质产生柱状向列相或者六方柱状相。四氯苯醌(1,2,3,4-tetrachlorobenzene)和TNF有类似的作用。这都是由于电荷转移复合物的产生。由于电荷转移作用对超分子结构的形成有一定影响,现在很多实验室都利用这一点进行一些创新的研究。本论文中首先尝试添加缺电子材料叁硝基芴酮(TNF)来改变苯并菲衍生物(2.3.6.7.10.11六已烷氧基苯并菲(TP6))的分子取向,并通过热处理的方法来比较。本研究获得了新的结论与现象,即在添加TNF后形成了电荷转移复合物,这种复合物的形成促使了薄膜的取向,改变了其单畴区域大小、形貌织构、规整度本研究还尝试添加另一种缺电子材料四氯苯醌,发现并没有形成电荷转移复合物,但是依然对分子取向有一定影响。实验中使用偏光显微镜(POM)及X射线衍射(XRD)观察及鉴定盘状液晶分子的取向结构。经测定,两种体系的取向结构均为六方柱状相。另外,本研究还调研了液晶形状与性质之间的关系,并且与公司合作一同制备高折光指数的液晶材料,并自己搭建系统利用电控液晶双折射测试来测定其折光指数。本研究还测定了电阻率,介电常数等一系列液晶光电参数,为下一步盘状液晶材料的测试做了一个辅助性的工作。(本文来源于《北京交通大学》期刊2012-06-06)

电荷转移复合物论文开题报告

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

一维二氧化钛(TiO_2)纳米管被认为是理想的场发射材料,这要归因于其拥有很多优点:高纵深比、无毒、优异的抗辐射能力、大的比表面积、很好的热/化学稳定性和良好的尺寸可控性,这使得其能够应用于x射线源及平板显示器的电子发射阴极上。此外,通过电化学法垂直生长在Ti基底上的TiO_2纳米管表现出较窄的电子动能分布,并且良好的附着性极大地的降低界面接触电阻,从而提高电子发射效率。然而,TiO_2有很高的电子亲和能(4.33 eV),导致纳米管尖端的电子很难发射到真空。实验报道,室温环境下,通过水热反应制备得到的含O缺陷TiO_2纳米管在低的开启/阈电压下表现出高的发射电流密度,并且电子的场发射稳定性高。此外,在N和Fe掺杂的TiO_2纳米管中也发现有效增强的场发射现象,这要归因于掺杂的杂质原子以及伴随掺杂而产生O空位的出现。虽然TiO_2纳米管的电子发射能力受到本征O空位缺陷的影响,但其电子结构以及机理是不清楚的,有必要进行详细的研究。另一方面,由于TiO_2具有成本低、无毒、高光催化活性、及良好的热、物理、化学稳定性,因此被认为是很有潜力的光催化和光电材料。但是,由于TiO_2的能隙很大(金红石为3.0 eV,锐钛矿为3.2 e V),导致其只能吸收紫外光(UV)。UV光占总体太阳能光谱的5%,而可见光约为45%,这使太阳能的转换效率很低。近来,人们考虑杂化的TiO_2与石墨烯复合物作为光催化和光电材料。石墨烯是二维碳原子层,原子按六边蜂巢结构共价结合在一起,而且有很多不寻常的性质:石墨烯几乎透明、能够导电和导热、K点附近无质量的Dirac量子点、量子霍尔效应、比表面积大以及非常好的机械性能。石墨烯的能隙为0,并且有很高的电子迁移率,在室温下报道的迁移率超过15000 cm~2V~(-1)s~(-1)。此外,石墨烯表现出n型特征,并且容易成为空穴掺杂。实验报道,TiO_2纳米粒子可以直接在氧化石墨烯(GO)片层生长,并且杂化的石墨烯/TiO_2复合物有非常高的光催化活性,相比P25增强了3倍。杂化体系的光吸收边发生了明显的红移,从紫外光范围向可见光区域扩展,而且TiO_2的能隙值也大大降低。理论工作证明,石墨烯的π电子特征被完整的保留,并且与TiO_2之间是通过范德华力相互作用接触。电子从石墨烯片层向TiO_2发生了明显的转移,这导致石墨烯中发生空穴集聚现象。时间范畴的密度泛函理论分析表明光致电子的转移速度要比电子-振动能量的衰减速度快几倍,这使得石墨烯-TiO_2之间可以发生有效的电子-空穴对分离。所以,石墨烯-TiO_2复合物可以作为光催化和光电材料的基元。众所周知,氧空位是TiO_2中最常见本征缺陷,很容易在热处理后观察到。空位的存在对TiO_2的一些性质有明显影响,例如电导性、铁磁性和光响应。石墨烯-TiO_2复合物的电子结构和光学性质也可能受到氧空位的影响,但相关研究很少,系统的理论分析是有必要且有价值的。为了解决上述问题,我们选择计算机模拟方法来构建含有氧缺陷的体系,并研究它们的电子结构以及相关性质。主要研究结果分成如下两部分:一、使用第一原理计算方法并选择单壁管模型来研究O空位对TiO_2纳米管电子结构以及场发射性能的影响。GGA和B3LYP泛函结果表明,带间态的特征决定于O空位的类型,只有位于管壁外侧二配位的缺陷会在导带底以下引入一个浅的和深的能级。在外加电场下的电离势和轨道分布变化证明了本征O空位可以让TiO_2纳米管的电子发射能力得到有效加强。二、通过DFT+U计算来研究锐钛矿TiO_2(110)面与石墨烯之间的相互作用,包括电子结构、功函数和光学性质。我们发现,石墨烯中电子向不含缺陷的TiO_2转移,而当TiO_2中存在氧空位时,电荷会发生反方向转移。对于完整和含有缺陷的体系来说,光吸收在可见光范围都得到明显增强,这为光催化增强机理提供了合理解释。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

电荷转移复合物论文参考文献

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电荷转移复合物论文-韩瑞
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