【摘 要】
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硼和碳因其特殊的电子性质和丰富的成键特征,可以形成多化学计量比的形貌各异的硼碳化合物。最近,科研人员理论预言了一种新型的二维多孔B4C3纳米单层材料,该材料具有优异的电学、光学、力学和气敏特性,可用于纳米器件、表面催化、气体传感器等领域。利用二维材料层间的弱相互作用构造范德瓦尔斯同质/异质双层结构是改善和调控二维材料性质的有效手段,探讨二维B4C3基范德瓦尔斯同质/异质双层的物理和化学性质为探索新
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硼和碳因其特殊的电子性质和丰富的成键特征,可以形成多化学计量比的形貌各异的硼碳化合物。最近,科研人员理论预言了一种新型的二维多孔B4C3纳米单层材料,该材料具有优异的电学、光学、力学和气敏特性,可用于纳米器件、表面催化、气体传感器等领域。利用二维材料层间的弱相互作用构造范德瓦尔斯同质/异质双层结构是改善和调控二维材料性质的有效手段,探讨二维B4C3基范德瓦尔斯同质/异质双层的物理和化学性质为探索新型二维范德瓦尔斯材料提供了理论基础。本论文基于第一性原理方法,以B4C3纳米单层为基底构造了双层B4C3同质结构以及B4C3/gt-C3N4异质结构,系统研究了其几何结构、电子性质和稳定性等,主要获得以下发现:（1）双层成键的B4C3是一种新型的二维B4C3结构,四种层间仅含B-C键的结构具有动力学稳定性和室温下的热力学稳定性,其结合能比范德瓦尔斯同质双层结构高出0.59%～1.13%;B4C3-Ⅰ和B4C3-Ⅲ呈现出金属性而其它的B4C3双层材料具有半导体的性质;B4C3-Ⅱ和B4C3-Ⅴ沿着a和b轴向具有高于石墨烯的面内杨氏模量,B4C3-Ⅲ和B4C3-Ⅵ沿a、b轴向表现出强的力学各向异性。（2）孔位相对的堆垛不利于B4C3/gt-C3N4范德瓦尔斯异质结构的稳定,改变异质结构的堆垛方式能够调控其电子和光学性质。B4C3/gt-C3N4复合材料有利于空穴和电子对在空间上的分离,在光催化领域有比较好的应用前景。
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