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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

二维材料是当下的前沿领域之一，涵盖了印刷电子、柔性电子、超级电容、太阳能电池、量子点、传感器、半导体制造等，具有十分优异的机械、热学、光学特性，是多领域实现颠覆式创新的基础。

c3n作为一种窄带隙的半导体，具有良好的导电性和较高的电子迁移率有利于电荷注入或释放，实现co2的捕获。除了高的co2吸附能力，c3n高的co2选择性对co2吸附剂也同样重要众所周知，c2h2是一种重要的化学物质，在化工产品、石化和电子行业中都是重要的化学物质，但在工业过程中由于co2的存在会导致其贬值ch4（天然气的主要成分）和h2被认为是非常好的和环保的燃料，因为它们燃烧得更干净，导致大气中co2浓度降低而带负电荷的c3n纳米片对c2h2、ch4和h2混合物具有较高的选择性co2吸附，这对于工业过程具有重大意义。

国内外研究现状

2004年物理学家海姆和诺沃肖洛夫在科学杂志发表了关于石墨烯被成功制备的文章之后，石墨烯便吸引了全球许许多多科学界人士的关注。因为它独特的几何结构和应用性质，包括高比表面积、优秀的电热传导性、高强度的机械特质等，石墨烯已经被认为是具有巨大应用潜力的新型材料之一。10多年来，石墨烯的研究成果不断涌现。

2. 研究的基本内容

本课题基于原子物理和固体物理的基础，利用Materials Studio软件，通过第一性原理方法研究C3N对空气中常见的分子的气敏性的研究。其中包括CO2、H2、CO、NO2，通过建立超胞，分别将双原子分子和三原子分子和C3N表面平行放置和垂直放置，对找到可能吸附的位置，进行模拟计算，根据吸附能的定义，与理论结果相对比，确定最稳定的吸附态的吸附位置,并研究吸附这些气体分子对C3N晶体结构、电子结构的影响，尝试与已有研究的参数误差的分析结果进行对比与统一，验证其合理性和正确性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

• 实施方案：

用castep建模，用第一性原理方法研究不同分子吸附在c3n上的所有可能吸附位置的能量，比较不同吸附位置的吸附能，从而找到最稳定的吸附构型，研究具有最稳定吸附位置的电子结构、能带结构等。最后找到c3n适合作为哪些气敏材料，并分析其机理。

• 进度安排：

2018年10月-2018年11月：调研文献，研究c3n的研究现状

2018年12月-2019年1月：研究完整的c3n的晶体结构和电子结构，将实验结构与理论结构进行对比

4. 参考文献

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• [2] d. meng, n.m. shaalan, t. yamazaki, t. kikuta, preparation of tungsten oxide nanowires and theirapplication to no2 sensing, sens. actuators b 169 (2012) 113–120.
• [3] x. tan, l. kou, s.c. smith, layered graphene-hexagonal bn nanocomposites: ex-perimentally feasible approach to charge-induced switchable co₂ capture, chemsuschem 8 (2015) 2987–2993.
• [4] x. tan, h.a. tahini, s.c. smith, hexagonal boron nitride and graphene in-plane heterostructures: an experimentally feasible approach to charge-induced switchable co₂ capture, chem. phys. 478 (2016) 139–144.
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• [8]柳清. 石墨烯吸附no2的第一性原理研究[d]. 北京: 北京理工大学硕士学位论文, 2016
• [9] 王俊, 李莉, 魏子栋. 不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究[j]. 物理