شماره مدرك
21173
شماره راهنما
18149
پديد آورنده
منصوري نجف آبادي، اسماء
عنوان
شكافت آب به وسيله ساختار ناهمگون فوتوكاتاليست 〖 /MoSe〗_2MoSTe: مطالعه ابتدا به ساكن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
محاسباتي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
شانزده،65 ص.:مصور، جدول،نمودار
توصيفگر ها
فوتوكاتاليست , جانوسMoXY , شكافت آب , دي كالكوژنيد فلز واسطه
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/28
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
چگال
دانشكده
فيزيك
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/28
كد ايرانداك
23228096
چكيده فارسي
در چند دهه اخير، گرمايش زمين به يكي از چالشهاي اساسي زيستمحيطي تبديل شده است. اين پديده، ضرورت گذار از سوختهاي فسيلي و حركت به سمت منابع انرژي پاك و تجديدپذير را دو چندان كرده است. در ميان گزينههاي موجود، گاز هيدروژن به دليل داشتن چگالي انرژي بالا مورد توجه قرار گرفته است. يكي از روش هاي استخراج گاز هيدروژن، شكافت آب است. در واكنش، نور تابيده بر فوتوكاتاليست اكسيژن و هيدروژن توليد مي¬كند. از ميان انواع فوتوكاتاليست-هاي موجود طرح Z بازدهي بيشتري دارد. بنابراين يافتن فوتوكاتاليست طرح Z چالش بزرگي است.
در چند سال گذشته، MoSTe به دليل توانايي جذب بالاي نور در طيف مرئي مورد توجه قرار گرفته است . از طرفي MoSe_2 بدليل خواص ويژه در فعاليت¬هاي فوتوكاتاليستي استفاده¬مي¬شود. بنابراين در اين پروژه، با دو تك لايهMoSTeوMoSe_2 يك ساختار ناهمگون ساخته¬شده¬است. براي انجام محاسبات خواص الكتروني از جمله تابع كار، ساختارنواري و گاف نواري از بسته محاسباتيVASP استفاده¬شده¬است. نتايج نشان مي¬دهد اعمال كرنش دو محوره بر ساختار، تأثير مستقيمي بر گاف نواري و تابع كار آن دارد كه اين ويژگي براي بهينهسازي عملكرد فوتوكاتاليستي ضروري است. علاوه بر اين، با محاسبه ثابت شبكه بهينه و انرژي همبستگي بين لايهاي، برهمكنشهاي واندروالسي ميان دو لايه تأييد شد و با تحليل اختلاف چگالي بار دريافتيم، الكترون ها در لايه 〖MoSe〗_2 و حفره¬ها در MoSTe قرار دارند بنابراين در اين فوتوكاتاليست، واكنش اكسايش آب در لايه MoSTe و كاهش آب در لايه 〖MoSe〗_2 انجام مي-شود. چنين رفتاري نشاندهنده عملكرد اين ساختار يك فوتوكاتاليست طرح Z است.
چكيده انگليسي
Harvesting solar energy for artificial photosynthesis is an emerging area in alternative energy research. In the last decade, due to global warming, we are looking for clean fuels, and hydrogen has been considered due to its high energy density. In this project, the Z-shceme photocatalyst is formed by the placement of two-dimensional MoSTe and MoSe_2 bilayers. All first-principles calculations were performed using the Vienna Ab initio Simulation Package (VASP). The electronic structure was initially treated within the generalized gradient approximation (GGA-PBE) and subsequently refined using the Heyd-Scuseria-Ernzerhof ( hybrid functional method for accurate bandgap determination. The electronic properties—including the density of states (DOS) and work function of each monolayer—were calculated separately. The heterostructure was then constructed using GDIS software and optimized within VASP. The electronic structure, including the work function, examines the density of states of DOS of each layer calculated, and then we bulid hetrostructure in VASP and using GDIS. The conduction band (CB) and valence band (VB) positions of both the monolayers and the heterostructure were calculated before and after contact. Analysis of the charge density difference revealed a spatial separation of redox sites: the Hydrogen Evolution Reaction (HER) is favored on the MoSe₂ layer, while the Oxygen Evolution Reaction (OER) occurs on the MoSTe layer. This charge separation mechanism confirms the formation of a direct Z-scheme photocatalytic system. To enhance photocatalytic performance, biaxial strain was applied. The bandgap and work function were effectively tuned under strain conditions. Notably, the heterostructure demonstrated optimal band alignment for overall water splitting under a compressive strain of
استاد راهنما
اسماعيل عبدالحسيني سارسري
استاد مشاور
جواد هاشمي فر
استاد داور
فرهاد فضيله , حميده شاكري پور