研究目的
通过DFT计算研究非金属(B、O、S、P)掺杂对带电三嗪和七嗪类石墨相氮化碳(g-C3N4)量子点导电性的影响。
研究成果
研究表明,在g-C3N4结构中,硼掺杂更倾向于替代碳原子,而氧、硫和磷掺杂剂则优先替代氮原子。掺杂显著缩小了HOMO-LUMO能隙,其中氧和硫掺杂引起的变化最为显著。三嗪结构在电子充电后导电类型从绝缘体转变为金属或半金属,而七嗪结构仍保持半导体特性。两种结构经掺杂后(尤其是硼取代)亲电性均显著增强。
研究不足
该研究聚焦于替代式掺杂,未包含间隙(空位)掺杂。虽计算方法有效,但可能无法涵盖所有实验条件或行为。
1:实验设计与方法选择:
采用HSE06/6-311tG*水平的密度泛函理论(DFT)比较掺杂p区元素(B、O、S和P)的三嗪(tg-CN)与七嗪(hg-CN)团簇的占位与导电性。
2:样本选择与数据来源:
基于晶体学数据构建了两种原始类石墨氮化碳(g-C3N4)的波纹模型。
3:实验设备与材料清单:
量子化学计算使用NWChem 6.5和Multiwfn 3.3.8完成,分子图像通过Mercury 3.6绘制。
4:5和Multiwfn 8完成,分子图像通过Mercury 6绘制。
实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过原子弛豫至最低能量完成约束优化,悬键采用固定氢边界饱和处理。
5:数据分析方法:
计算HOMO-LUMO(HL)能隙、化学势(μ)、化学硬度(η)及全局亲电性(ω)以分析电子与导电特性。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容