超薄貴金屬片-石墨烯電子結構的第一性原理研究.pdf

1、本文通過基于密度泛函理論的第一性原理計算，從低維物理以及量子尺寸效應的角度，探究了超薄貴金屬（鈀，銠）及其復合系統(tǒng)(Single-layer Rh/Graphene)的結構穩(wěn)定性、電子結構和磁學性質。闡明了超薄貴金屬的相關基態(tài)性質及其復合系統(tǒng)的相關物理機制?；诖颂岢隽顺≠F金屬以及其復合系統(tǒng)在電化學催化上的應用途徑和特點。
　　首先，筆者以Pd、Rh兩種典型的貴金屬為研究對象，探究這兩種貴金屬的單層、多層和塊體之間的性質差別。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構。原子結構和電子性質的計算結果表明，單層的Rh金屬出現(xiàn)了1.20μB/Rh的磁矩，
　　進一步地，筆者發(fā)現(xiàn)Rh金屬以單層獨立存在時，盡管出現(xiàn)磁矩，但是結構穩(wěn)定性差容易褶皺變形，因此引入石墨烯為基板，構建了一個貴金屬/石墨烯的超薄異質結系統(tǒng)，以此來探究兩種單層二維材料復合在一起時，它們的物理

3、性質會發(fā)生什么變化。從結構變化上來看，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—析氫反應(Hydrogen Evolution Reaction，HER)的影響。Gibbs自由能的結果說明，石墨烯的介入對單層Rh的析氫反應具有調節(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)層板結構的-0.2eV更靠近火山峰峰頂，使得異質結的析氫反應