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摘 要

本论文在密度泛函理论的基础上，运用第一性原理对MoS₂富勒烯结构纳米粒子的几何结构、电子结构，电荷分布，密度态等物理化学性质进行了理论计算研究。在MoS₂富勒烯纳米粒子结构中，由于S原子和Mo原子配位数的差异，直接导致其键长、电荷分布不同。因此，S-Mo键长分布约为2.23~2.67Å，Mo所带电荷值在1.64~1.71eV，而S所带电荷值在-0.75~-0.83eV。根据电子态密度图看出，费米能级处有较强的电子密度，从而判断MoS₂富勒烯结构的纳米粒子具有导电性的。且在费米能级处，Mo原子电子密度较S原子更高，因此在催化过程中Mo可能占到了主导的地位。通过对MoS₂富勒烯纳米粒子结构的理论研究，从而我们对钼新材料有更深层次的理解，对钼产业的应用和开发有极大的帮助。

关键词: 密度函理论，第一性原理，几何结构，电子结构，电子态密度

Theoretical study of fullerenes MoS₂ nanoparticles

Abstract

This paper on the basis of density functional theory, using first-principles for geometry MoS₂ fullerene structure, electronic structure, charge distribution, density of states and other relevant physical and chemical properties was carried out theoretical research. In MoS₂ fullerene structure, since the S atoms and Mo atoms have different coordination numbers will lead to a different distribution of bond lengths and charge. Therefore, S-Mo bond length distribution is approximately 2.23 ~ 2.67 Å, Mo electric charge value 1.64 ~ 1.71 e, while S electric charge value -0.75 ~ -0.83 e. According to the electronic density of states, we can see that the Fermi level there is a strong density of states in order to determine the structure of MoS2 fullerenes having conductivity. And the Fermi level, Mo atom value higher than the S atom, so Mo accounted for a dominant position in the catalytic process.Through the theoretical study of MoS₂ fullerene structure,we have a deeper understanding of the new materials molybdenum, which give a great help of molybdenum industry application and development .

Keywords: DFT first principle Geometrical structure charge distribution density state

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2 MoS₂富勒烯纳米粒子的发现过程 1

1.3常见的富勒烯结构 2

1.4MoS₂富勒烯纳米粒子微观生长机制 3

1.5 MoS₂富勒烯纳米粒子的制备 3

1.5.1直接加热法 4

1.5.2Al₂O₃模板法 4

1.5.3 化学气相反应法 4

1.5.4钼酸铵高温分解法 5

第二章 计算理论基础 6

2.1密度泛函理论 6

2.2赝势平面波函数 7

2.3投影缀加波法 8

2.4 局域密度近似 8

2.5 广义梯度近似 8

2.6 VASP软件的介绍 9

第三章 模型构建和计算方法 10

3.1模型构建 10

3.2 计算方法 12

第四章 结果处理与分析 14

4.1几何结构 14

4.2键长参数 14

4.3电荷分布 16

4.4电子态密度分布 17

第五章 总结 18

参考文献 19

致 谢 20

第一章 文献综述

1.1引言

1992年TenneR等[1]在高温下，用WO₃薄膜和H₂S在弱还原（95%N₂ 5%H₂）中反应首次合成出了富勒烯结构的WS₂，1995年Feldman等[2]用MoO₃粉末代替WO₃薄膜合成了富勒烯结构的MoS₂。至今，已经合成的类富勒烯结构物质BN,MoSe₂，WSe₂，TiS₂，ReS₂，CdC_l2，TiO₂和Al₂O₃等[3-12]。李宁等［13］用离子液体辅助水热合成的方法制备出空心二硫化钼微球。Eugene等［14］基于密度泛函理论研究了氢气通过MoS₂纳米层的吸附和扩散，并且将MoS₂纳米层应用于检测氢气的传感器以及作为“机械阀门”控制氢气的浓度。

无机富勒烯结构的形成原因与C60和碳纳米管是相同的。MoS₂常温下为黑色固体粉末，有金属光泽，熔点1185℃，密度4.80g/cm³，莫氏硬度1.0～1.5，是辉钼的主要成分。

1.2 MoS₂富勒烯的发现过程

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