超薄貴金屬片-石墨烯電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究.pdf

1、本文通過(guò)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算，從低維物理以及量子尺寸效應(yīng)的角度，探究了超薄貴金屬（鈀，銠）及其復(fù)合系統(tǒng)(Single-layer Rh/Graphene)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性質(zhì)。闡明了超薄貴金屬的相關(guān)基態(tài)性質(zhì)及其復(fù)合系統(tǒng)的相關(guān)物理機(jī)制。基于此提出了超薄貴金屬以及其復(fù)合系統(tǒng)在電化學(xué)催化上的應(yīng)用途徑和特點(diǎn)。
　　首先，筆者以Pd、Rh兩種典型的貴金屬為研究對(duì)象，探究這兩種貴金屬的單層、多層和塊體之間的性質(zhì)差別。由

2、于(111)面均為這兩種面心立方貴金屬的密排面，因此筆者從Pd的塊體材料和Rh的塊體材料分別切出它們的(111)面，用以研究它們的單層和多層結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明，單層的Rh金屬出現(xiàn)了1.20μB/Rh的磁矩，
　　進(jìn)一步地，筆者發(fā)現(xiàn)Rh金屬以單層獨(dú)立存在時(shí)，盡管出現(xiàn)磁矩，但是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差容易褶皺變形，因此引入石墨烯為基板，構(gòu)建了一個(gè)貴金屬/石墨烯的超薄異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)，以此來(lái)探究?jī)煞N單層二維材料復(fù)合在一起時(shí)，它們的物理

3、性質(zhì)會(huì)發(fā)生什么變化。從結(jié)構(gòu)變化上來(lái)看，石墨烯與單層Rh金屬層均出現(xiàn)了褶皺，其中石墨烯的褶皺程度比Rh單層大，Rh單層輕微的褶皺可視反應(yīng)—析氫反應(yīng)(Hydrogen Evolution Reaction，HER)的影響。Gibbs自由能的結(jié)果說(shuō)明，石墨烯的介入對(duì)單層Rh的析氫反應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用。在完全吸引區(qū)，H原子的吉布斯自由能為-0.07eV，比Pt的-0.1eV與Rh(111)層板結(jié)構(gòu)的-0.2eV更靠近火山峰峰頂，使得異質(zhì)結(jié)的析氫反應(yīng)