عنوان
بررسي ساختار ناهمگون SiI2/GeI2 در فرايند شكافت فوتوكاتاليستي آب
نويسنده اصلي
مدرس نيا، زهرا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
با توجه به افزايش روزافزون نياز به انرژي‌هاي پاك و تجديد پذير و كمبود منابع سوخت‌هاي فسيلي، هيدروژن به‌عنوان يك حامل انرژي تجديدپذير و دوستدار محيط زيست مورد توجه قرار گرفته‌است. توليد هيدروژن از طريق شكافت آب، به ويژه با استفاده از مواد فوتوكاتاليستي دوبعدي، يك مسير مؤثر و پايدار براي تأمين انرژي پاك محسوب مي‌شود. اما عملكرد اين فرايند به شدت به خواص الكتروني، ساختاري و فوتوكاتاليستي مواد مورد استفاده بستگي دارد. در سال‌هاي اخير، ساختارهاي ناهمگون دوبعدي–دوبعدي به‌عنوان نسل جديد فوتوكاتاليست‌ها معرفي شده‌اند كه بر اساس نحوه هم‌ترازي نوارهاي انرژي به سه نوع اصلي نوع اول ، نوع دوم و نوع طرحZ تقسيم مي‌شوند و هر يك رفتار انتقال بار متفاوتي را ايجاد مي‌كنند.
در اين پژوهش، تك‌لايه‌هاي دوبعدي SiI2 و GeI2 و ساختارهاي ناهمگون دوبعدي-دوبعدي حاصل از تركيب آن‌ها به‌صورت SiI2/GeI2 مورد بررسي قرار گرفته‌اند. هدف اصلي اين پروژه، تحليل ويژگي‌هاي ساختاري، پايداري ترموديناميكي و ديناميكي، خواص الكتروني و قابليت اين مواد براي جداسازي مؤثر حامل‌هاي بار و بهبود عملكرد شكافت آب است. براي اين منظور، از روش نظريه تابعي چگالي (DFT) با تصحيح واندروالس DFT-D3 و تابع هيبريدي HSE06 استفاده شده است تا اطلاعات دقيقي درباره گاف انرژي، موقعيت نوارهاي رسانش و ظرفيت و چگالي حالت‌ها به دست آيد. نتايج نشان مي‌دهد كه تك‌لايه‌هاي SiI2 و GeI2 نيمه‌رساناهاي پايدار با گاف انرژي مناسب براي انجام واكنش‌هاي فوتوكاتاليستي هستند. تحليل هم‌ترازي نوارها در ساختار ناهمگون دوبعدي-دوبعدي SiI2/GeI2 نشان مي‌دهد، اين ساختار ناهمگون دوبعدي-دوبعدي نوع اول است كه در آن لبه‌هاي نوار رسانش و ظرفيت در ساختار ناهمگون در يك لايه قرار مي‌گيرند. بررسي ساختار نواري و چگالي حالت‌ها نشان‌دهنده حفظ ويژگي‌هاي نيمه‌رسانايي و ايجاد هم‌ترازي مناسب نوارهاي رسانش و ظرفيت نسبت به پتانسيل اكسايش و كاهش آب براي كاربردهاي فوتوكاتاليستي است.
شماره ركورد
238525
گرايش رشته تحصيلي
فيزيك ماده چگال محاسباتي
دانشكده
فيزيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان