不同掺杂石墨烯电极对氧还原反应的催化对比研究

文章基于第一性原理的密度泛函理论对掺N、掺P、掺S、掺B以及NP、BP共掺杂石墨烯进行仿真研究,对比了吸附O、O2、OH、OOH四种中间体的吸附特性。比较了能带、态密度、电荷转移等性质,绘制自由能变化曲线,模拟分析反应过程。结果表明,单一掺杂石墨烯对四种中间体的吸附呈线性关系,并且掺S、掺P的石墨烯对中间体的吸附能要大于B、N,而共掺杂石墨烯使吸附关系复杂化,对O2的强吸附和对OH的弱吸附能力使体系在催化过程中表现良好,达到预期效果。

锑烯吸附金属Li原子的密度泛函研究

锑烯(antimonene)是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在锂离子电池等领域受到关注.本文基于第一性原理的密度泛函理论,计算研究了锑烯对Li原子的吸附特性,包括Li原子的最稳定吸附构型、吸附密度以及吸附Li原子的扩散路径.结果表明:Li原子最稳定的吸附位置位于谷位,即底层Sb原子之上、顶层三个Sb原子中心位置,吸附能为1.69 eV,吸附距离为2.81?;能带计算发现,锑烯为带隙宽度1.08 eV的间接带隙半导体,吸附Li原子后费米能级上升进入导带,呈现出金属性;原子分波态密度分析发现, Sb原子的p电子态和Li原子的p和s电子态形成明显的共振交叠,表现出杂化成键的特征;随着吸附Li原子数量增加,锑烯晶格结构和电子结构发生较大变化.通过微动弹性带方法计算发现, Li原子在锑烯表面的扩散势垒为0.07 eV,较小的势垒高度有利于快速充放电过程.