Al基合金團簇的結(jié)構(gòu)與吸附性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、原子團簇的研究有助于揭示物質(zhì)從微觀原子和分子到宏觀凝聚態(tài)的演變規(guī)律,其中鋁團簇吸引了人們相當大的研究興趣。鋁被廣泛應(yīng)用于電器行業(yè)、機械制造業(yè)、電子行業(yè)、建筑行業(yè)、以及航空、航天、造船等領(lǐng)域。不同的領(lǐng)域?qū)︿X的性質(zhì)有不同的要求,不同的應(yīng)用鋁所處的環(huán)境也不同。所以對鋁團簇以及鋁團簇的各種吸附性能的研究在各種應(yīng)用領(lǐng)域也會有所幫助。
   本文采用基于量子化學的第一原理對鋁團簇的幾何結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,得到了團簇的能量最低構(gòu)型,并用鎂原子和鋰

2、原子替換了最低能量構(gòu)型鋁團簇中不同對稱位的鋁原子,比較得出相應(yīng)的能量最低構(gòu)型。隨后,計算了各體系團簇的相對穩(wěn)定性及其電子性質(zhì),考察了摻雜原子對團簇的影響。純鋁Aln+1的幾何結(jié)構(gòu)都能與其他理論值相符合;除了Al11Mg,其他尺寸AlnMg團簇的幾何結(jié)構(gòu)與相應(yīng)尺寸Aln+1團簇的幾何結(jié)構(gòu)相似;AlnLi團簇的幾何結(jié)構(gòu)的變化比較大,從總原子數(shù)為5開始,團簇的結(jié)構(gòu)為三維立體結(jié)構(gòu)。Mg原子和Li原子的摻雜,降低了團簇的結(jié)合能,但并不改變結(jié)合能隨

3、團簇尺寸增大而增大的趨勢。Al7,Al6Mg,Al13Li團簇相對最穩(wěn)定且活性最低。在摻雜團簇形成過程中,Mg原子和Li原子均為施主原子,電子從Mg原子和Li原子轉(zhuǎn)移到Al團簇主體,使得Mg原子和Li原子帶正電荷,且Mg原子失去的電子要多于Li原子失去的電子。
   利用雜化密度泛函方法B3LYP計算了特定團簇Al12Li對小分子H2、O2、CO、NO和N2的吸附能力。并考察了吸附過程中相關(guān)性質(zhì),如:結(jié)合能、穩(wěn)定性、吸附能、能隙

4、、吸附前后鍵長變化以及其電荷分布情況。其中,Al12Li團簇對小分子的吸附強弱順序為O2>NO>CO>H2>N2;吸附前后所有小分子的鍵長都增長了,小分子都被活化,H2分子和O2分子的吸附變化最大,H-H和O-O之間出現(xiàn)了斷鍵,為解離吸附;從其結(jié)合能可以判斷其穩(wěn)定性,吸附后團簇的穩(wěn)定性的強弱順序為O2>CO>N2>NO>H2;能隙大小能夠反映其化學穩(wěn)定性,NO和H2的吸附使得團簇的化學穩(wěn)定性增強了,化學活性降低,CO,O2和N2的吸附降

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