【摘 要】
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尽管先前的研究表明,将石墨烯覆盖在过渡金属基底上形成的摩尔条纹结构（例如Gr/Ir（111）以及Gr/Ru（0001））是一种性能极佳的金属纳米团簇模板材料,然而针对该材料的模板机制以及团簇生长机理的研究较为匮乏。为此,本文利用第一性原理计算,针对典型的Gr/Ir（111）石墨烯摩尔条纹结构,揭示了模板的构效关系,并且系统地研究了金属团簇在Gr/Ir（111）上的生长机理,探寻了Gr/Ir（111
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尽管先前的研究表明,将石墨烯覆盖在过渡金属基底上形成的摩尔条纹结构（例如Gr/Ir（111）以及Gr/Ru（0001））是一种性能极佳的金属纳米团簇模板材料,然而针对该材料的模板机制以及团簇生长机理的研究较为匮乏。为此,本文利用第一性原理计算,针对典型的Gr/Ir（111）石墨烯摩尔条纹结构,揭示了模板的构效关系,并且系统地研究了金属团簇在Gr/Ir（111）上的生长机理,探寻了Gr/Ir（111）对于团簇催化性能的调控作用。相关研究内容如下:有关第一项研究工作,我们首先通过结合能计算模拟了Pt与Au团簇在Gr/Ir（111）上的生长模式,并分析两种金属生长模式产生差异的原因。后续针对Gr/Ir（111）摩尔条纹结构,分析了石墨烯和Ir（111）之间的晶格现象,结合Pt3团簇在摩尔条纹内的不同区域的结合能计算,揭示了Gr/Ir（111）的构效关系。同时我们还通过分析Au团簇在Gr/Ir（111）上的生长过程,发现Au团簇由于其无法诱导石墨烯产生重杂化现象,导致Gr/Ir（111）的模板效应失效,进而我们总结出了石墨烯的sp~2-sp~3重杂化在团簇模板生长过程中的起到的关键作用。有关第二项研究工作,我们首先分析了Pt团簇在Gr/Ir（111）上的成核过程。通过计算不同尺寸的单层以及双层团簇的形成能,找到了Pt单层团簇转变为双层团簇的临界尺寸,并且对比了两种双层Pt团簇的稳定性（A-A堆垛以及A-B堆垛）。后续通过对比纯Pt（111）以及在Gr/Ir（111）上负载的单、双层Pt团簇的氧还原反应（ORR）路径,探究了Gr/Ir（111）对于Pt金属催化性能的调控作用。
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