過渡金屬修飾的氧化鋁和氮化鋁團(tuán)簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和吸附性質(zhì)的密度泛函理論研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)的氧化鋁可用于吸附劑、涂料、軟性磨料和催化劑或催化劑載體等很多領(lǐng)域。過渡金屬原子修飾的氧化鋁和氮化鋁團(tuán)簇有更廣泛的應(yīng)用。過渡金屬原子修飾的氧化鋁團(tuán)簇可用于半導(dǎo)體器件、氣敏性器件、石油工業(yè)中甲烷的重整催化劑和石油原料的加氫脫硫催化劑。除此之外，氮化鋁團(tuán)簇可以作氣敏元件，尤其是用作儲(chǔ)氫材料。過渡金屬原子修飾的氮化鋁團(tuán)簇儲(chǔ)氫能力增強(qiáng)。在本文中，采用密度泛函理論對(duì)過渡金屬原子修飾的氧化鋁和氮化鋁團(tuán)簇及吸附體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行研究。歸納起

2、來，主要結(jié)論如下所示:
　　 1利用密度泛函理論研究純的(Al2O3)n(n=9,10,12,15)團(tuán)簇和Ni摻雜的(Al2O3)9-10團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。我們主要關(guān)注了四種不同的Ni摻雜的(Al2O3)9團(tuán)簇和一種Ni摻雜的(Al2O3)10團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。與純的氧化鋁團(tuán)簇的HOMO-LUMO能隙相比，Ni摻雜的(Al2O3)9-10團(tuán)簇具有更窄的能隙。從Ni摻雜的(Al2O3)10團(tuán)簇的振動(dòng)頻率圖看出，在1030

3、cm-1附近的特征振動(dòng)峰是反對(duì)稱的Al-O-Al鍵伸縮振動(dòng);另一個(gè)在826cm-1附近的特征振動(dòng)峰是Ni-O鍵的振動(dòng)。
　　 2我們用密度泛函理論研究了噻吩吸附在MAl20O30(M：Co,Ni和Mo)團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)、成鍵特征、電子結(jié)構(gòu)和振動(dòng)頻率。在MAl20O30(M：Co，Ni和Mo)團(tuán)簇中的過渡金屬原子提升了催化劑的活性，這也可以從所有噻吩吸附模型的S-C鍵的拉伸得到證明。不同吸附模型的電荷轉(zhuǎn)移和分子軌道圖的分析解釋了在η

4、2和η5成鍵模型中存在π-反饋?zhàn)饔谩；瘜W(xué)硬度和HOMO-LUMO能隙隨著吸附能的增加而增大。此外，η5成鍵模型的對(duì)稱的碳碳雙鍵振動(dòng)峰向低波數(shù)平移。
　　 3采用密度泛函理論研究了純的和Ni修飾的Al12N12團(tuán)簇作為儲(chǔ)氫材料的可行性。在純的Al12N12團(tuán)簇中的每個(gè)Al原子可以吸附一個(gè)氫分子且平均吸附能為-0.17eV。此外，結(jié)果表明，氫儲(chǔ)存在Al12N12團(tuán)簇中并保持其分子形式。在Ni原子修飾的Al12N12團(tuán)簇中，Ni原子最