2009年，Zhang等人提出Au原子嵌入到石墨烯中研究CO的催化， 他们发现CO被氧化成CO2经过两步，分别是LH（CO + O2 →OOCO→ CO2 +O）和ER反应过程（CO+O→CO2）。LH反应过程发生在CO和O2吸附能相当或者O2的吸附能高于CO的情况，而ER过程一般是LH反应后的下一个过程。通过NEB（nudged elastic band method）方法给出了催化过程反应路径，发现CO氧化成CO2克服的势垒大约为0。38eV，由此发现Au掺杂到石墨烯形成的新型材料可以实现常温下CO氧化[16]。接着Cu、Fe等过渡金属掺入到石墨烯层状材料的研究相继出现，预测了单原子催化的可能[17,18]。同时，Sun等人系统地比较了过渡金属掺入到酞菁多孔层状材料里，发现改性后的Cr-酞菁材料对CO的催化性能提高，首先通过LH反应机制，然后通过ER反应机制氧化成CO2，最大的能垒仅0。55eV，而且在催化过程中不会涉及CO毒化和团簇的团聚问题[19]。近来，Jiang等人发现Cu4团簇分别替代MoS2层状材料中的一个Mo和3个S原子的位置，以一种新的反应机制实现了CO的氧化（O2* + 2CO* → COOOCO*，OCO* (COOOCO* → CO2 + OCO*)， CO2(OCO* → CO2)），反应过程中能垒分别是0。22，0。37，0。12eV，因此Cu4团簇吸附在MoS2层状材料表面完全可以实现常温下CO的氧化需求[20]。

鉴于前期的研究，Co原子可以通过沉积的方法吸附在MoS2层状材料表面，同时发现通过过渡金属与MoS2层状材料的作用实现电荷转移，这对CO的氧化过程是非常重要的，因此在本设计我们重点讨论Co/MoS2在CO氧化方面的可能性研究。文献综述

2 计算方法

2。1  密度泛函理论（DFT）简介

 密度泛函理论（DFT)是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。它在物化领域有着很广泛的应用，尤其在凝聚态物理方面，是使用非常广泛的一种方法。经典的电子结构的经典理论方法，尤其是哈树福克方法Hartree-Fock和后哈树福克Hartree-Fock方法，是基于复杂的多电子波函数的。密度泛函理论的主要研究的基本量目标是用电子密度取代波函数。因为多电子波函数有 3N 个变量（N 为电子数，每个电子包含三个空间变量），而我们熟知电子密度是函数中三个变量的函数，无论在概念上还是实际上都更加的方便处理。[21] 

虽尽管密度泛函理论的概念起源于汤姆斯~费米模型，但直到胡博格-科恩Hohenberg-Kohn定理提出之后才有了坚实的理论依据。胡博格-科恩Hohenberg-Kohn第一定理指出体系的基态能量仅仅是电子密度的泛函。胡博格-科恩Hohenberg-Kohn第二定理证明了以基态密度为变量，将体系能量最小化之后就得到了基态能量。[21] 

刚开始的的HK理论适用范围很小，用于没有磁场存在的基态，尽管现在推广了好多。最初的胡博格-科恩Hohenberg-Kohn定理没有提供任何精确的对应关系仅指出了一一对应关系的存在，但是;这个理论可以被推广到计算时间的领域来计算激发态具有的性质正是由于在这些精确的对应关系中存在着近似。

密度泛函理论最普遍的应用是通过Kohn-Sham方法实现的。 在利用科恩山姆Kohn-Sham 构建的DFT的框架中，一直困扰人们的多体问题（由于处在一个外部静电势中的电子相互作用而产生的）被简化成了在有效势场中一个没有相互作用的电子运动的问题。[21]涵盖了外部的势场和电子的库仑力的这个有效势场。KS DFT中的难点是处理交换相关作用。现在还需要一种可精确地算出交换关联能的办法。“局域密度近似(LDA)是目前最简单的近似求解方法。均匀电子气来计算体系的交换能的求解办法是用LDA近似方法，而用对自由电子气进行拟合的方法来处理相关能部分”。