【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二维材料制备及功能化领域，具体涉及一种双向调节二维材料吸附能的方法。
技术介绍
1、吸附能是表面科学中的一个重要物理量，它经常决定材料在催化、传感器和储能材料中的应用。在当前石油能源危机和全球气候变化的背景下，开发绿色清洁能源已成为科学研究和环境保护的重要课题。电催化作为其中的一个重要分支，引起了研究人员的广泛关注。在催化反应中，保持反应物和中间产物在催化剂基底上适度的吸附能非常重要。如果吸附能过高，可能会阻碍活性基团的脱离，从而对后续反应步骤产生负面影响。另一方面，如果吸附能过低，则可能会降低活性基团的催化活性，从而导致更高的反应障碍。以催化反应为例，等人提出的d带中心模型是解释过渡金属和合金材料中吸附能与催化活性之间关系的重要理论模型。自提出以来，研究人员进一步发展了这一理论，通过实验和计算结果更好地理解了吸附能与反应能之间的相关性。因此，预测和调整吸附能已成为拓宽催化、储能等应用的方法。吸附能不仅取决于衬底和吸附物的类型，还可以通过各种方法进行调节。miller等人发现，增加贵金属表面的氧覆盖率会导致基底中金属原子的d电子轨道重叠。d带宽的改变导致反键轨道下移，从而提高了吸附能。不过，吸附能的调整是单向的，即只能在单个吸附位点的基础上增加或减少吸附能。此外在二氧化碳催化反应中观察到的多反应途径和高选择性反应物浓度的实验中，这种方法不一定能产生预期效果。引入缺陷以诱导独特的电子和几何结构也是调节吸附能值的一种方法，其主要类型包括结合带边活性位点或引入空位缺陷态14-16。虽然这种引入缺陷的方法可以达到调节吸附能
2、在此背景下，本专利技术通过构建范德华异质结利用功函数调节二维材料吸附能的方法有效解决了这一问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的主要技术问题是如何有效地双向调节二维材料的吸附能，以满足不同应用场景对催化、储能和传感器等材料性能的需求。现有的吸附能调节方法如掺杂和引入缺陷，虽然能够调节吸附能，但存在制备难度大、成本高、调节方向单一等问题。这些问题限制了二维材料在绿色清洁能源和环保领域的广泛应用。
2、本专利技术提供了一种双向调节二维材料吸附能的方法，包括以下步骤：
3、步骤1、二维材料的制备及吸附能计算
4、使用化学气相沉积(cvd)和物理气相沉积(pvd)技术制备二维材料，然后通过第一性原理计算优化结构并从二维材料中确定稳定的吸附衬底，并计算出吸附能；
5、步骤2、获得较小吸附能的范德华异质结
6、通过第一性原理计算获得特定二维材料(如硅烯)的功函数值，然后筛选功函数较低的衬底来减弱吸附能，利用建模软件设置二维材料层间距离，快速搭建具有低吸附能的范德华异质结结构；
7、步骤3、获得较大吸附能的范德华异质结
8、筛选高功函数的二维材料，搭建高吸附能的范德华异质结，提高吸附能。
9、上述方案中，步骤1包括以下步骤：
10、步骤1.1：利用cvd和pvd方法在高温高压下裂解反应物原料，制备规则均匀的二维结构。
11、步骤1.2：通过第一性原理的方法对目前实验中制得的二维材料进行建模，利用第一性原理模拟软件vasp对结构进行优化并获得稳定的二维材料吸附衬底。
12、步骤1.3、计算异质结吸附小分子后的结构总能、纯的范德华异质结衬底的总能和吸附小分子总能，通过吸附能的大小判定后续衬底的选择。
13、上述方案中，步骤2包括以下步骤：
14、步骤2.1：计算硅烯的功函数值，并使用python脚本筛选c2db数据库中符合条件的低功函数二维材料；
15、步骤2.2：利用vaspkit或materials studio建模，设置二维材料的层间距离，搭建低吸附能的范德华异质结。
16、上述方案中，步骤2.1中选出功函数低于4.6ev且晶格失配低于5％的二维材料。
17、上述方案中，步骤2.2中二维材料层间距离约为
18、上述方案中，步骤3包括以下步骤：
19、步骤3.1：使用python脚本筛选c2db数据库中的高功函数二维材料。
20、步骤3.2：搭建范德华异质结，测试并验证吸附能的提高。
21、上述方案中，步骤3.1中利用python脚本对c2db数据库进行筛选，条件为功函数大于4.6ev，晶格适配度小于5％。
22、因为本专利技术采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：
23、构建范德华异质结：本专利技术通过构建范德华异质结，利用功函数调节二维材料吸附能。这种方法能够在不改变材料本身的情况下，通过改变异质结的功函数来调节吸附能。
24、双向调节吸附能：通过筛选具有不同功函数的二维材料，本专利技术能够实现吸附能的增大或减小，从而适应不同的催化、储能和传感器应用需求。例如，在需要降低反应势垒的场景中，可以选择吸附能较小的异质结；而在需要提高催化活性的场景中，可以选择吸附能较大的异质结。
25、简化制备过程：与传统的掺杂和引入缺陷方法相比，本专利技术的制备过程更为简单，易于实现规模化生产。这有助于二维材料在商业化的道路上取得突破，并促进其在环保和新能源
的应用。
26、促进环保和新能源技术的发展：通过优化二维材料的吸附能，可以提升其在催化、储能等环保和新能源领域的应用效果，有助于推动绿色清洁能源的发展。
27、综上所述，本专利技术提供了一种双向调节二维材料吸附能的新方法，不仅解决了现有技术中吸附能调节方向单一、制备复杂等问题，还大大提升了二维材料在多个领域中的应用潜力，为实现商业化生产和环保新能源技术的推广提供了新的途径。
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1.一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
3.根据权利要求1一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：
4.根据权利要求3一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤2.1中选出功函数低于4.6eV且晶格失配低于5％的二维材料。
5.根据权利要求3一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：步骤2.2中二维材料层间距离约为
6.根据权利要求1一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：
7.根据权利要求6一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：步骤3.1中利用Python脚本对C2DB数据库进行筛选，条件为功函数大于4.6eV，晶格适配度小于5％。
【技术特征摘要】
1.一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：
3.根据权利要求1一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：
4.根据权利要求3一种双向调节二维材料吸附能的方法，其特征在于，步骤2.1中选出功函数低于4.6ev且晶格失配低于5％的二维材料。
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