石墨烯吸附甲醛第一性原理计算及传感器应用研究
| 致谢 | 第4-5页 |
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 主要符号对照表 | 第8-9页 |
| 缩写符号表 | 第9-15页 |
| 1 绪论 | 第15-26页 |
| 1.1 引言 | 第15-16页 |
| 1.2 甲醛传感器简介 | 第16-19页 |
| 1.2.1 甲醛传感器的定义和分类 | 第16-17页 |
| 1.2.2 传感器的性能指标 | 第17-18页 |
| 1.2.3 半导体甲醛传感器研究现状 | 第18-19页 |
| 1.3 石墨烯甲醛传感器 | 第19-23页 |
| 1.3.1 石墨烯材料及其在甲醛传感器上的应用 | 第19-21页 |
| 1.3.2 石墨烯甲醛传感器机理研究 | 第21-23页 |
| 1.4 气体传感器原理 | 第23-24页 |
| 1.4.1 传感器机理的研究方法 | 第23页 |
| 1.4.2 第一性原理方法的应用现状 | 第23-24页 |
| 1.5 本论文的选题意义和研究内容 | 第24-26页 |
| 1.5.1 本文的选题背景与意义 | 第24-25页 |
| 1.5.2 本文的研究内容 | 第25-26页 |
| 2 第一性原理计算方法 | 第26-37页 |
| 2.1 第一性原理简介 | 第26-28页 |
| 2.1.1 薛定谔方程 | 第26-27页 |
| 2.1.2 波恩-奥本海默近似 | 第27页 |
| 2.1.3 Hatree-Fock近似 | 第27-28页 |
| 2.2 密度泛函理论 | 第28-33页 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 | 第28-29页 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 | 第29-31页 |
| 2.2.3 交换关联泛函 | 第31-33页 |
| 2.3 赝势方法 | 第33页 |
| 2.3.1 模守恒赝势 | 第33页 |
| 2.3.2 超软赝势 | 第33页 |
| 2.4 基组 | 第33-36页 |
| 2.4.1 原子基组(局域轨道基组) | 第33-35页 |
| 2.4.2 平面波基组 | 第35-36页 |
| 2.5 计算软件包介绍 | 第36-37页 |
| 3 统计热力学理论 | 第37-50页 |
| 3.1 引言 | 第37页 |
| 3.2 玻尔兹曼分布 | 第37页 |
| 3.3 理想气体的配分函数 | 第37-44页 |
| 3.3.1 理想气体简介 | 第38-39页 |
| 3.3.2 配分函数 | 第39-44页 |
| 3.4 吸附的统计理论 | 第44-50页 |
| 3.4.1 引言 | 第44-45页 |
| 3.4.2 吸附的动力学理论 | 第45-46页 |
| 3.4.3 离域吸附统计分析 | 第46-49页 |
| 3.4.4 定域吸附统计分析 | 第49-50页 |
| 4 石墨烯甲醛传感器的制备及测试 | 第50-57页 |
| 4.1 实验材料与设备 | 第50-51页 |
| 4.1.1 实验材料 | 第50页 |
| 4.1.2 实验设备 | 第50-51页 |
| 4.2 石墨烯气敏材料的制备 | 第51-53页 |
| 4.2.1 引言 | 第51-52页 |
| 4.2.2 氧化石墨烯的制备 | 第52页 |
| 4.2.3 羧基化氧化石墨烯的制备 | 第52页 |
| 4.2.4 还原石墨烯 | 第52-53页 |
| 4.3 材料表征方法 | 第53-54页 |
| 4.3.1 扫描电子显微镜 | 第53页 |
| 4.3.2 X-射线光电子能谱 | 第53页 |
| 4.3.3 傅里叶变换红外光谱 | 第53-54页 |
| 4.4 传感器的制备 | 第54-55页 |
| 4.4.1 传感器电极简介 | 第54-55页 |
| 4.4.2 传感器制备流程 | 第55页 |
| 4.5 传感器气敏性能测试 | 第55-57页 |
| 4.5.1 传感器气敏性能测试平台 | 第55-56页 |
| 4.5.2 传感器气敏性能测试方法 | 第56-57页 |
| 5 石墨烯吸附甲醛第一性原理计算 | 第57-78页 |
| 5.1 引言 | 第57页 |
| 5.2 计算细节和模型 | 第57-60页 |
| 5.3 本征石墨烯吸附甲醛 | 第60-66页 |
| 5.3.1 本征石墨烯性质计算 | 第60-61页 |
| 5.3.2 本征石墨烯吸附甲醛 | 第61-66页 |
| 5.4 氧官能团吸附甲醛 | 第66-76页 |
| 5.4.1 环氧基吸附甲醛 | 第66-68页 |
| 5.4.2 羟基吸附甲醛 | 第68-71页 |
| 5.4.3 羧基吸附甲醛 | 第71-76页 |
| 5.5 本章小结 | 第76-78页 |
| 6 氧官能团对甲醛传感器性能影响的实验研究 | 第78-94页 |
| 6.1 引言 | 第78页 |
| 6.2 还原程度对石墨烯甲醛传感器性能的影响 | 第78-84页 |
| 6.3 羧基对石墨烯甲醛传感器性能的影响 | 第84-92页 |
| 6.4 本章小结 | 第92-94页 |
| 7 总结与展望 | 第94-96页 |
| 7.1 总结 | 第94-95页 |
| 7.2 本研究的创新点 | 第95页 |
| 7.3 研究展望 | 第95-96页 |
| 参考文献 | 第96-104页 |
| 附录 | 第104-113页 |
| 作者简历 | 第113页 |
