二维类石墨烯材料Ti3C2脱/嵌锂离子的机理研究任务书

 2021-08-20 22:40:39

1. 毕业设计(论文)主要内容:

以典型的MXene材料Ti3C2为研究对象,开展以下研究工作:

1、利用密度泛函理论,研究锂离子(Li )在Ti3C2吸附能、电子结构;

2、利用分子动力学方法,研究锂离子(Li )在Ti3C2中的迁移率,扩散路径,扩散势垒等;

3、利用第一性原理联合分子动力学方法,研究羟基(OH-)、氟离子(F-)等官能团对Ti3C2嵌/脱锂离子的影响机制。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、调研、查阅与课题有关的书籍和相关资料,相关文献资料不少于15篇(其中近5年英文文献不少于3篇),了解二维类石墨烯材料Ti3C2的结构以及研究进展;熟悉密度泛函原理和分子动力学原理;熟悉VASP和LAMMPS程序包的使用;制定详细的课题研究方案,并完成开题报告。

2、完成不少于5000汉字的英文文献翻译。

3、构筑Li /Ti3C2和Li /Ti3C2-Tx (T=F-, OH-)结构,利用第一性原理程序包VASP优化复合体系的几何结构,计算锂离子在Ti3C2以及Ti3C2-Tx上的吸附能以及复合体系的电子结构;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1、第1-4周:调研、查阅与课题有关的书籍和相关资料,了解二维类石墨烯材料Ti3C2的结构以及研究进展;熟悉密度泛函原理和分子动力学原理;熟悉VASP和LAMMPS程序包的使用;并完成文献翻译和开题报告。

2、第5-8周:构筑Li /Ti3C2和Li /Ti3C2-Tx (T=F-, OH-)结构,利用第一性原理程序包VASP优化复合体系的几何结构,计算锂离子在Ti3C2以及Ti3C2-Tx上的吸附能以及复合体系的电子结构;

3、第9-12周:计算锂离子在Ti3C2以及Ti3C2-Tx上的输运的动力学过程,包括迁移路径、迁移势垒等,获得锂离子在Ti3C2材料上的迁移规律;

4、第13-14周:整理数据,补充相关模拟计算;

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4. 主要参考文献

[1] 谢希德,陆栋.固体能带理论[M].上海:复旦大学出版社,2007年.

[2] 弗兰克 等著.汪文川 翻译.分子模拟-从算法到应用[M].北京:化学工业出版社,2002年.

[3] M. Naguib, J. Halim, J. Lu, et.al. New Two-Dimensional Niobium and Vanadium Carbides as Promising Materials for Li-Ion Batteries[J]. J. Am. Chem. Soc., 2013, 135:15966-15969.

[4] M. Naguib, V. N. Mochalin, M. W. Barsoum, et. al. 25th Anniversary Article: MXenes: A New Family of Two-Dimensional Materials [J]. Adv. Mater., 2014, 26:992-1005.

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