钛酸锂化合物光电性质的第一性原理研究

发布时间：2023-09-28 23:08

　　作为新一代清洁环保能源电能的存储载体,锂离子电池因其潜在的应用价值而备受瞩目,许多科学家已将其看作解决全球能源危机的重要手段之一。事实上,锂离子电池的储电性能主要是由电极材料决定的,而钛酸锂化合物LiyLi1+xTi2-xO4(0≤x≤1/3;0≤y≤1)因其卓越的电学性质被视为是目前最具前景的锂离子电池负极材料之一。近年来,优化LiyLi1+xTi2-xO4的电学性能以及探索LiyLi1+xTi2-xO4在其他领域的应用是科学研究的两个热点问题。本论文以四种典型的钛酸锂化合物LiTi2O4、Li4Ti5012、Li2Ti204和Li7Ti5O12为研究对象,利用基于密度泛函理论的第一性原理计算的方法,理论研究四种钛酸锂化合物的电学性质和光学性质,考察点缺陷以及过渡金属元素对钛酸锂化合物母体材料电学性质和光学性质的影响,探索能够有效提高钛酸锂负极材料电学性能的方法,并积极寻求钛酸锂化合物在光学材料方面的应用可能。首先,通过第一性原理计算理论研究了 LiTi2O4、Li4Ti5O12、Li2Ti2O4和Li7Ti5O12的电学性质和光学性质,其中光学性质包括复介电函数ε(cω)、吸收谱α...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钛酸锂化合物的研究进展
        1.2.1 钛酸锂化合物的合成方法
        1.2.2 钛酸锂化合物的性能改善
        1.2.3 钛酸锂化合物的光学性质
    1.3 本课题的研究意义和研究内容
    参考文献
第二章 理论基础与研究方法
    2.1 多粒子体系的Schrodinger方程
        2.1.1 绝热近似
        2.1.2 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交换关联能
            2.2.3.1 局域密度近似(LDA)
            2.2.3.2 广义梯度近似(GGA)
        2.2.4 平面波赝势方法
    2.3 Castep软件简介
    参考文献
第三章 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的电学性质和光学性质
    3.1 理论模型和参数设定
        3.1.1 理论模型
        3.1.2 参数设定
    3.2 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的电子结构
    3.3 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的电学性质
    3.4 LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂Ti₂O₄和Li₇Ti₅O₁₂的光学性质
        3.4.1 复介电函数ε(ω)
        3.4.2 吸收谱α(ω)
        3.4.3 折射率n(ω)和消光系数k(ω)
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 掺杂点缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O4

    4.1 理论模型和参数设定
        4.1.1 理论模型
        4.1.2 参数设定
    4.2 掺杂点缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的电子结构
        4.2.1 晶体结构
        4.2.2 能带、态密度和电子密度分布
    4.3 掺杂点缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的电学性质
    4.4 掺杂点缺陷的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的光学性质
    4.5 本章总结
    参考文献
第五章 掺杂过渡金属元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄

    5.1 理论模型和参数设定
        5.1.1 理论模型
        5.1.2 参数设定
    5.2 掺杂过渡金属元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的电子结构
    5.3 掺杂过渡金属元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的电学性质
    5.4 掺杂过渡金属元素的LiTi₂O₄和Li₂Ti₂O₄的光学性质
    5.5 本章总结
    参考文献
工作总结与展望
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果与获得的奖励
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3848797