Κατασκευή προτύπων δισδιάστατων διχαλκογενιδίων του Μολυβδαινίου και βελτιστοποίηση καταλύτη
Creators: name: Καϊόπουλος, Πέτρος Θεόδωρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Διχαλκογενίδια του Μολυβδαινίου
Βελτιστοποίηση
Φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού
Molybdenum dichalcogenides
Optimization
Photocatalytic water splitting

description: Η βελτιστοποίηση των χρησιμοποιούμενων αλγορίθμων και των υπολογιστικών συστημάτων του σήμερα, έχει οδηγήσει στην φρενήρη εφαρμογή υπολογιστικών μεθόδων, όπως είναι η Density Functional Theory ( DFT), με σκοπό την πρόβλεψη των ιδιοτήτων ενός τεράστιου πλήθους υλικών. Τα δισδιάστατα υλικά, τα οποία έκαναν την επαναστατική εμφάνιση τους, μόλις στις αρχές του 21ου αιώνα, δεν θα μπορούσαν να λείπουν από τις υπολογιστικές μελέτες. Οι εξαιρετικές ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητές τους, έχουν αναδείξει τα 2D υλικά, ως τα πλέον υποσχόμενα, για την εφαρμογή τους σε ηλεκτρονικές διατάξεις, ως μοριακούς και βίο - αισθητήρες, στην αποθήκευση υδρογόνου, σε τεχνολογίες μπαταριών αλλά και στην φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού. Η πρόβλεψη των ιδιοτήτων τους, μέσω υπολογιστικών μεθόδων, καθίσταται απαραίτητη, κατά το σχεδιασμό και την ανάπτυξη τέτοιων υλικών. Ο βασικός κορμός της εργασίας, περιλαμβάνει τη μελέτη των ενεργειακών μεγίστων και ελαχίστων της ζώνης σθένους και της ζώνης αγωγιμότητας, αντίστοιχα, των μελετώμενων υλικών και συζητάται εκτενώς η σημαντικότητά τους, σε σχέση με τα δυναμικά οξειδοαναγωγής του νερού. Επιπρόσθετα, λαμβάνει χώρα ο υπολογισμός του ηλεκτροστατικού δυναμικού του κενού και μελετάται τόσο η μεταβολή των τιμών του, όσο και των χαρακτηριστικών του, στα διάφορα υλικά. Συγκεκριμένα, τα υλικά τα οποία μελετήθηκαν είναι 12. Αρχικά, μελετώνται τα απλά δισδιάστατα διχαλκογενίδια του μολυβδαινίου. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται αντίστοιχη μελέτη για τα δισδιάστατα Janus διχαλκογενίδια του μολυβδαινίου. Τέλος, κατασκευάζεται το πρότυπο δισδιάστατο supercell Mo4S8(1-x)Se8x και ερευνώνται οι μεταβολές που υφίστανται στο υλικό με τη μεταβολή της στοιχειακής αναλογίας ατόμων S και Se. Στην εργασία συμπεραίνεται το υλικό με τα πιθανόν βέλτιστα καταλυτικά χαρακτηριστικά
description: The recent optimization in algorithms and computing systems, gave rise to the irrepressible utilization of computing methods, as Density Functional Theory (DFT), in order to predict the properties of a vast range of materials. Two-dimensional materials, which presented themselves in the early 2000s, couldn’t be missing from the forementioned studies. Their superior electrical and mechanical properties, bring 2D materials out, as some of the most promising materials in applications such as, electrical circuits, molecular and bio- sensing, hydrogen storage, battery technologies and photocatalytic water splitting. Predicting their properties, through computational methods, becomes crucial in designing and advancing these materials. The backbone of the current thesis consists of a study of the energy maximums and minimums of the Valence and Conduction bands, respectively, as well as a detailed conversation relatively to the reduction-oxidation potential of water. In addition, the computation of the vacuum electrostatic potential takes place, as well as its shift in values and characteristics. Specifically, there has been constructed 12 materials. Firstly, the pristine 2D Dichalcogenides of Molybdenum, are studied. Following, relative studies took place, regarding 2D Janus Dichalcogenides of Molybdenum. Finally, the original template Mo4S8(1-x) Se8x was constructed and studied regarding the changes in electronic properties during S and Se exchange. In conclusion, the optimal material is managed to distinguish