二氧化碳分子在铁掺杂石墨烯表面吸附的密度泛函理论研究

文档摘要：当前生产过程中的二氧化碳排放已成为全球气候变暖的重要因素之一,因此研究和制备可行的高效二氧化碳捕获材料具有至关重要的意义.石墨烯是一种由碳原子经过sp2杂化而成的二维纳米材料.石墨烯具有出色的电学、光学、磁学特性以及巨大的比表面积、优异的吸附性能,因此受到广泛关注.研究者们通常会采用掺杂原子的方法来改善石墨烯的性能,从而避免其堆叠而造成性能损失.运用第一性原理密度泛函理论,使用VASP研究了铁掺杂石墨烯对二氧化碳吸附性能的影响.结果表明:铁原子是铁掺杂石墨烯吸附二氧化碳的活性中心,铁掺杂石墨烯能够有效地提高吸附二氧化碳的能力,缩短吸附键长,显著增强吸附性能.此外,铁掺杂石墨烯吸附二氧化碳后,其吸收光谱会在不同的波峰处出现不同程度的红移和蓝移.铁掺杂石墨烯在二氧化碳吸附方面有着良好的应用前景.

Abstract：Thecurrentemissionofcarbondioxide(CO2)duringproductionprocesseshasbecomeoneofthesignificantfactorscontributingtoglobalwarming.Therefore,itisessentialtoresearchanddevelopfeasibleandefficientmaterialsforCO2capture.Graphene,atwo-dimensionalnanomaterialconsistingofcarbonatomsthataresp2hybridized,hasoutstandingelectrical,optical,andmagneticproperties,aswellasalargespecificsurfaceareaandexcellentadsorptionperformance,makingitiswidelystudied.Researchersoftenusedopingmethodstoimprovetheperformanceofgrapheneandpreventitsstacking-inducedperformanceloss.Inthispaper,theeffectofFe-dopedgrapheneonCO2adsorptionwasinvestigatedusingthefirst-principlesdensityfunctionaltheory(DFT)withVASP.TheresultsshowedthattheironatomwastheactivecenterforCO2adsorptiononFe-dopedgraphene,whicheffectivelyenhancedtheabilitytoabsorbCO2,shortenedtheadsorptionbondlength,andsignificantlyimprovedtheadsorptionperformance.Additionally,afterCO2adsorption,Fe-dopedgrapheneexhibiteddifferentdegreesofredshiftandblueshiftinitsabsorptionspectraatdifferentpeaks.TheresultsofthisstudydemonstratethegoodapplicationprospectofFe-dopedgrapheneinCO2adsorption.

作者：刘佳鑫   陈晨   温明月   侯宝炫   辛欣   程婷   田园 Author：LIUJiaxin   CHENChen   WENMingyue   HOUBaoxuan   XINXin   CHENGTing   TIANYuan
作者单位：江苏科技大学环境与化学工程学院,江苏镇江212018江苏城市职业学院环境与生态学院,江苏南京212100
刊名：当代化工 ISTIC
Journal：ContemporaryChemicalIndustry
年，卷(期)：2024, 53(6)
分类号：TQ028O641.12+1
关键词：吸附  密度泛函理论  铁掺杂  石墨烯  二氧化碳  
Keywords：Adsorption  First-principles  Densityfunctionaltheory  Fe-doping,graphene  Carbondioxide  
机标分类号：O657.31TB383O484
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：镇江市重点研发项目二氧化碳分子在铁掺杂石墨烯表面吸附的密度泛函理论研究[
期刊论文]  当代化工--2024, 53(6)刘佳鑫  陈晨  温明月  侯宝炫  辛欣  程婷  田园当前生产过程中的二氧化碳排放已成为全球气候变暖的重要因素之一,因此研究和制备可行的高效二氧化碳捕获材料具有至关重要的意义.石墨烯是一种由碳原子经过sp2杂化而成的二维纳米材料.石墨烯具有出色的电学、光学、磁学...参考文献和引证文献
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关键词：吸附,密度泛函理论,铁掺杂,石墨烯,二氧化碳,

2024-10-3 23:54 上传 二氧化碳分子在铁掺杂石墨烯表面吸附的密度泛函理论研究.pdf

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