缺陷硼氮石墨烯表面化學(xué)反應(yīng)的理論研究.pdf

1、石墨烯是由sp2碳原子以蜂巢晶格構(gòu)成的二維單原子層結(jié)構(gòu)。自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，由于其獨特的電學(xué)、熱力學(xué)性質(zhì)已經(jīng)引起了科學(xué)家們極大的關(guān)注。隨著石墨烯的發(fā)展，人們的視線已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了六角硼氮石墨烯上。硼氮石墨烯與石墨烯具有非常類似的結(jié)構(gòu)特征,但硼氮石墨烯具有很寬的帶隙(~6eV)、很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定性，因此硼氮石墨烯具有廣泛的應(yīng)用。最近，在合成硼氮石墨烯的過程中出現(xiàn)了缺陷硼氮石墨烯。然而，這些缺陷卻強烈的影響著硼氮石墨烯的電學(xué)性質(zhì)

2、、磁學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。
　　在本論文中，我們利用密度泛函理論，對缺陷硼氮石墨烯表面的化學(xué)反應(yīng)進行了理論研究，為其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。首先研究了缺陷硼氮石墨烯的空間結(jié)構(gòu)、電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)，在硼氮石墨烯的晶格中構(gòu)造缺陷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺陷的周圍可以穩(wěn)定存在，沒有變形。
　　(1)缺陷硼氮石墨烯在現(xiàn)實生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用就必須考慮空氣中的穩(wěn)定性。氧氣(O2)作為在空氣中占比重較大的氣體必須考慮在內(nèi)。因此，我們研究了O2分子在

3、缺陷硼氮石墨烯上的氧化。根據(jù)我們已經(jīng)取得的研究成果，表明O2在缺陷硼氮石墨烯上有著強烈的吸附，而且進一步的吸附作用力更強。這個反應(yīng)表明，O2提高了硼氮石墨烯的反應(yīng)活性，減小了氧氣對硼氮石墨烯的阻力作用，有了半導(dǎo)體的性質(zhì)。
　　(2)缺陷和雜質(zhì)都是在合成物質(zhì)的過程中不可避免產(chǎn)生的。為了找出有效的反應(yīng)機理去獲得原始的硼氮石墨烯或氧摻雜的硼氮石墨烯，我們利用密度泛函理論通過中間體 NO2和VN對這一機理進行了探索。另外，用自然環(huán)境中的N