學位論文

Permanent URI for this collectionhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/73899

Browse

Has files: NoSubject: search.filters.subject.密度泛函理論

Search Results

Now showing 1 - 6 of 6
  • No Thumbnail Available
    Item
  • No Thumbnail Available
    Item
    共聚物和兩性離子聚合物之離子液體的動力學模擬分析
    (2025) 張力仁; Chang, Li-Zen
    能源議題一直以來都是科學家在探究的一個領域，從石化能源到綠色能源都有各式各樣的研究，而能源也帶來了很多環境相關的議題，其中溫室效應與氣候變遷是最常見的問題。為了因應這些問題，如何開源節流就是一個值得我們去研究的問題。在各種能源出現，研究各種發電成本、環境影響，轉換效率等情況中，如何能夠有效利用目前的電量亦即吾人可一併探討的問題，而人類生活中最常使用的能源即電能，最主要的儲存方式電池就是本篇文章探討的重點。近年來，離子液體因為其低的蒸氣壓、廣泛的液態範圍、可調節的性質、廣泛的溶解性和高穩定性等特性而受到各領域的推崇與研究，而離子液體在電池系統中可以扮演多個角色，如: 電解質、薄膜、溶劑、儲存電能等，同時離子液體也被視為綠色溶液，並且可以增加電池的效能、安全性、容量、能量密度、摺疊性、彎曲性等優越的條件。本文將探討兩種類型的聚離子液體:1. 共聚物(Copolymer )2. 兩性離子聚合物(Zwitterionic Polymer)之動力學模擬分析，先用Gaussian軟體建立單體模型並進行量子力學的密度泛函理論(DFT)優化，然後擴建為兩種聚合物模型，並以Tinker軟體進行古典力學的分子動力學(MD)模擬，並探討其不同溫度(300 K、350 K、400 K)、環境(純水、增加電解質使溶液密度增加、增加電解質的同時保持密度固定)下對水的根均方位移(R MSD)、擴散係數，以及用VMD軟體分析其徑向分佈函數(RDF)，來探討系統內的原子距離與作用力等關係，並綜合以上數據，來推測兩種聚離子液體的效率以及適合的環境等。
  • No Thumbnail Available
    Item
    利用密度泛函理論計算方法探討二氧化碳還原反應在銅與金銀鋅合金及銅氧化物的催化反應機制
    (2021) 陳安潔; Chen, An-Jie
    化石燃料的過度使用導致二氧化碳含量不斷上升，危害了我們的環境及改變我們的氣候，因此有效地降低及利用二氧化碳是刻不容緩的議題。本篇研究我們將藉由密度泛函理論計算方法系統性地探討二氧化碳還原反應在以銅為基底之電催化劑其催化反應機制。在本篇研究的第一部分，我們探討了二氧化碳還原反應在銅金合金、銅銀合金以及銅鋅合金等雙金屬催化劑生成一氧化碳的反應機制。結果顯示透過應變效應及配位基效應的作用下，可以改變重要中間產物COOH、CO及H的吸附能，進而改變反應催化效果。在這些雙金屬催化劑之中，銅金合金能有效地提升COOH吸附能及降低CO及H的吸附能，提升二氧化碳還原反應及降低產氫反應的進行，且透過相同機制，我們發現銅銀鋅三元合金比二元合金又能有更好的催化效果。在本篇研究的第二部分，我們則是探討二氧化碳還原反應在以氧修飾之銅催化劑利用碳碳耦合形成二碳產物之反應機制。我們在此詳細地探討二氧化碳還原形成OCCHO中間產物在純銅(111)表面，以及當含有表面氧或含有次表面氧的銅表面之可能反應的路徑。結果顯示次表面氧的加入可以有效地提升反應的活性，然而表面氧反而會降低反應活性，其提升或降低催化活性的主要原因為表面銅價態的改變所造成。
  • No Thumbnail Available
    Item
    二氧化碳氫化反應、Fischer-Tropsch 合成反應在M(111) (M = Fe、W) 表面之理論計算研究
    (2011) 李涵榮; Li, Han-Jung
    摘 要 第一部分 : 二氧化碳在Fe(111) 及W(111) 表面氫化反應探討 我們使用密度泛函理論來研究二氧化碳在Fe(111)及W(111) 表面的氫化反應，包括: 產物的結構、吸附能並計算氫化反應之位能圖。計算結果顯示，在Fe(111) 及W(111) 表面，二氧化碳的氫化反應有很相似的路徑，但在能量上卻有很大的不同。在Fe(111)表面，氫化產生Formate (HCOO) 和Carboxyl (COOH) 的反應能障分別為0.72 和1.75 eV，在W(111)表面則為0.79 和 2.91 eV。兩者都傾向生成Formate (HCOO-vertical) 產物。而Formate後續的氫化反應，結果顯示在Fe 及W表面都不傾向產生甲酸，而若要產生甲醇，則速率決定步驟在兩表面皆為最後一個氫化步驟，CH3O + H → CH3OH，反應能障分別為1.71 eV(Fe) 和2.18 eV(W)。為了瞭解吸附物和表面的交互作用，我們也提出電子結構等相關資訊輔以討論。 第二部分 : Fischer-Tropsch合成反應在Fe(111) 及W(111) 表面可能的反應機構探討 我們使用密度泛函理論來研究Fischer-Tropsch合成反應在Fe(111)及W(111) 表面可能的反應機制，其中包括CO的活化反應、CHx (x = 0~3) 的氫化反應及C-C單體結合反應。結果顯示不論在Fe(111)或W(111)表面，CO並不會直接斷C-O鍵，反而傾向先和表面的H原子進行氫化反應，生成中間物CHO，接著才解離C-O鍵。 CHx (x = 0~3)的選擇性，在Fe(111) 及W(111)表面，皆以CH佔大多數。最後，在Fe(111)表面，C-C 單體結合反應，傾向以CH + CH的方式進行，反應能障為0.54 eV。而在W(111)表面則可能以CO + CH 或CH + CH方式進行，能障分別為0.26 eV 和0.35 eV。為了瞭解吸附物和表面的交互作用，我們也提出電子結構等相關資訊輔以討論。
  • No Thumbnail Available
    Item
    利用密度泛函理論計算二氧化碳還原反應在銅與銅合金上的反應機構
    (2018) 吳俊甫; Wu, Chun-Fu
    在本研究中，我們應用密度泛函理論計算研究了二氧化碳還原反應的機理，在具有前景的銅基材料催化劑中，該反應最常見的產物生成了甲醇。系統性的檢查發現，生成甲酸根 (HCOO) 和羧基(COOH) 是關鍵的兩個反應步驟。為了顯示結構效應，我們首先檢查Cu(100) 和Cu(111) 表面上的還原反應以揭示結構效應；此外，為了研究電子效應，我們還研究了在純銅、銅銀和銅金合金表面上的反應，其中銅表面25％的原子被其他元素原子替代。結構效應研究發現Cu(100) 表面上的中間體有比Cu(111) 表面更強的吸附能，誘發更多的放熱反應能量和更低的活化屏障，表示在鬆弛的Cu(100) 表面上具有更好的活性。電子效應結果表明，用銀和金取代表面銅可進一步降低能量，提高還原反應活性，而銀的取代稍好於金。在所有研究的表面上，甲酸根和羧基途徑中的速率決定步驟分別是HOCOH→COH + OH。最後，分析這些表面的狀態密度(DOS) 和相關的吸附情況，以揭示能量預測背後的化學反應。
  • No Thumbnail Available
    Item
    以第一原理計算研究氧氣還原反應在鉑合金和鈷合金表面的活性和穩定度的趨勢
    (2017) 周宗甫; Chou, Tsung-Fu
    本論文主要以理論計算研究鉑合金及鈷合金的氧氣還原反應機制，透過第一原理計算氧氣還原反應(Oxygen Reduction Reaction)之所有中間吸附物，O*、O2*、OH*、 OOH*、H2O2*、 H2O*和H*的吸附能以及七種反應路徑，包含三個O-O斷鍵步驟和四個O-H生成反應步驟的反應能量以及活化能，並藉由計算乾淨表面以及表面吸附含氧中間產物(ORR的關鍵中間產物)的分離能量(segregation energy)，比較所設計的表面合金和其ORR反應上的穩定性。 在研究鉑合金的部分，PtSn擁有比Pt更良好的活性，相較於其他PtM合金(M= Ag,Au, Co, Cu, Pd)擁有較好的穩定性，PtSn在ORR反應上，由於其較易使吸附含氧中間產物(oxygen-containing species, OCS)吸附於表面上生成穩定產物，故可以有效率提升其ORR活性以及穩定性。 對於鈷合金表面氧氣還原反應研究，加入少量白金在鈷金屬中，可以有效改善ORR活性，此外，如果加入第三種元素金做為取代，則可以更進一步改善CoPt合金的穩定性。