纳米尺度金属团簇结构与熔化行为的分子模拟研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoyali_0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属团簇由于具有纳米级的尺寸和大的比表面积,以及表面原子配位不全等特点,使得其在催化领域内具有广泛的潜在应用。而且结构上的多样性和性能上的均相性,使得金属团簇可以均匀地分散于液相或溶剂中并参与反应,从而大大地提高了催化剂活性组分的利用效率,呈现较高的选择性和催化活性。综合以上特性,金属团簇已成为一种具有巨大潜力的新型高效催化剂。但是,这类超细粒子催化剂也具有一些致命的弱点,最典型的就是其热稳定性。在苛刻的催化转化条件下,极易聚集长大,形成大的颗粒甚至本体材料而导致失活。因此研究金属团簇的结构及具热稳定性已成为催化领域中重要方向之一。目前,可用于纳米催化剂表征的监测技术非常繁多,但部无法提供足够的在原子水平上的纳米催化剂结构及性能关系的信息。且大部分的实验表征手段要求的实验条件十分苛刻,对样品的制备及处理要求十分严格,进一步加大了由实验方法研究纳米催化剂性能的难度。采用计算机模拟计算纳米催化剂的结构与性质,则无需考虑实验条件的限制,而且可以提供真正原子水平上,结构与性能的关系。早期的模拟研究,通常采用具有面心立方(FCC)或体心立方(BCC)的体相金属的片断作为金属团簇的初始构型。随后,实验和理论研究发现金属团簇更多地呈现出具有壳对称结构(Shell-symmetric)的多面体构型。目前,对此类过渡金属团簇熔化行为的实验与分子模拟研究都较少,对于同时具有壳对称结构和典型壳—核结构的双金属团簇熔化行为的研究国内外尚未见相关报道。本论文采用分子动力学(MD)方法,基于Sutton-Chen(SC)多体作用势,研究了包含幻数(magic numbers)个原子、具有壳对称结构的单金属和双金属团簇的升温熔化行为。全文的主要内容和创新点如下:1.首先,通过对块状Pd金属熔化行为的模拟研究,验证了本文所采用的MD方法和SC多体作用势的对过渡金属体系的适用性。然后,通过模拟包含309个原子,具有正八面体、正十面体和正二十面体壳对称结构的Pd金属团簇的熔化过程,得到了Pd金属团簇的熔点和熔化特性,分析了壳对称结构对团簇熔化行为的影响。接着,通过模拟八种包含309或55个原子,具有正十面体或正二十面体壳对称结构的Ag和Rh金属团簇的熔化过程,得到了Ag和Rh金属团簇的熔点,分析了原子数和壳对称结构对金属团簇熔化行为的影响。对于包含55个原子、具有正十面体壳对称结构的Ag和Rh金属团簇,发现在极低的温度下,团簇将发生结构转变,由正十面体壳对称结构变为正二十面体壳对称结构。2.通过模拟四种包含309个原子,具有正十面体和正二十面体壳对称性的,典型壳—核结构的Ag-Rh双金属团簇的熔化过程,得到了双金属团簇的熔点,发现了Ag原子在整个团簇的熔化前就表现出较高的活性、且在熔化后仍然聚集在团簇表面的现象。3.通过模拟得到了六种具有正十面体壳对称结构、不同组成的Ag-Rh双金属团簇的熔点。分析了双金属团簇的组成及其表面Ag原子所占位置对团簇熔点的影响。发现Ag-Rh双金属团簇的熔点,主要取决于其表面Ag原子的数目,即团簇熔点基本随着Ag原子数的增加而降低。同时发现包含12个Ag原子、具有典型壳—核结构的Ag-Rh双金属团簇,其熔点低于包含23及32个Ag原子的双金属团簇,说明双金属团簇的熔点还与其表面Ag原子所占位置相关。
其他文献
瓜尔胶高分子是从两种豆科植物中提取得到的环境友好的天然高分子,分子结构中甘露糖以1,4-苷键相连形成主链,半乳甘露糖以1,6-苷键和主链相连,半乳甘露糖与甘露糖的比值接近
改革开放40年,随着社会大环境的变化,博物馆藏品管理的机构设置也经历了重大的变革。在这一视角下,可以将博物馆藏品管理机构设置的变化历程分为三个阶段:20世纪80年代的改革
采用原位反应热压与覆埋烧成工艺,分别制备了Al2O3颗粒与晶须增强Ti-Al基复合材料。对比研究了外加与自生增强相材料的结构特点,以掺杂不同金属氧化物参与铝热反应的方式,实现了
<正>一、银行存贷利差跨国比较银行存贷利差通常用"净利差"和"毛利差"两种数据来衡量。"净利差"是指银行的净利息收入(总利息收入减去总利息支出)除以银行总资产或利息类资产
热电材料是利用热电效应将热能和电能直接相互转换的功能材料,在热电发电和热电制冷领域都有巨大的应用前景。方钴矿(Skutterudite)结构(AB3型)的热电材料具有较大的 Seebeck
高强高导形变Cu-Fe原位复合材料由于Fe纤维的强化效果好、价格低廉等优点引起各国学者的广泛关注。但Fe在Cu基体中的高温固溶度较大、低温扩散速度慢,同时固溶Fe原子对Cu基体
随着户籍制度的松动以及城乡经济的差距越来越大,我国出现大规模的人口流动现象。近些年来,人口流动—改个体流动模式,家庭化流动成为趋势。在城市谋求生活的过程中,很多问题
2016年里约奥运会,我国女子水球队有希望冲击奖牌,但仅获得第7名,2017年FINA水球世界联赛,作为东道主的中国队以4:14惨败于荷兰队,仅获第6名,这说明中国女子水球队与世界顶尖强队仍有一定差距,尤其是在进攻战术运用上差距较大。为了增强战术训练的科学性与针对性,提高水球竞技水平,本文对里约奥运会女子水球队进攻战术进行对比分析,寻找我国女子水球队与世界强队在进攻战术上的差距,为在东京奥运会上取
目的:评价紫龙金片联合吉西他滨(G)、顺铂(P)治疗晚期非小细胞肺癌的临床疗效、毒副反应。方法:85例晚期非小细胞肺癌患者分为治疗组(紫龙金片联合GP方案)和对照组(GP方案)。
本论文研究了硅基贵金属膜材料的制备、形貌控制及其在光学、电学及催化等性能的应用研究。应用电化学方法如循环伏安法(CV)、电化学直流极化法及开路电位时间曲线(Ocp-t),以及扫