Al團簇吸附特性的第一性原理研究.pdf

1、團簇結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對于理解物質(zhì)從微觀到宏觀的過渡具有重要的意義,團簇由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)已經(jīng)引起物理、化學(xué)和材料等領(lǐng)域研究人員的廣泛興趣。由于混合/摻雜團簇的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的多樣性,混合團簇在電子、工程、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　鋁團簇吸附原子、分子會引起其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化,對它們的研究有助于更好的了解團簇的性質(zhì)以及發(fā)現(xiàn)由于吸附原子、分子所形成的性質(zhì)穩(wěn)定的團簇化合物,并以此為模塊組裝具有特定性質(zhì)的納米材料。同時,團簇吸

2、附的機理和規(guī)律也有助于更好的了解鋁體材料和表面的吸附行為。
　　本文采用密度泛函理論和廣義梯度近似的方法研究了團簇Al13OH、Al7OH的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì),闡明了鋁團簇吸附OH的機制和規(guī)律。對于Al13OH團簇,異構(gòu)體C1(I)和Ih(頂位)分別是中性的和帶負電的Al13OH團簇的最低能量結(jié)構(gòu);OH吸附在Al13團簇的空位時是不穩(wěn)定的。由于在Al13團簇和OH離子間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移,Al13OH團簇的Al13主體的結(jié)構(gòu)有不同程度的變

3、形。在Al13OH?團簇中,由于于多余的電子位于的Al13主體中,因而Al13主體仍能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,多余的電子平均分布在Al原子上。在Al13OH和Al13OH?中,OH與Al13之間的束縛強度在很多情況下是相似的,布居電荷分析顯示OH與Al13之間鍵的特性主要是離子性的。對于Al13OH―團簇,其頂位吸附結(jié)構(gòu)比橋位更穩(wěn)定。較大的結(jié)合能和能隙意味著中性的Al13OH團簇在物理和化學(xué)性質(zhì)上更穩(wěn)定的。
　　對于Al7OH團簇,OH

4、離子更易吸附在Al原子的頂位,空位結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的。在頂位吸附型結(jié)構(gòu)中,Al7主體能保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,而在橋位結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體中則有明顯變形。Al7和OH之間的結(jié)合能遠遠大于Al7I和Al7H。Al7–OH之間大量的電荷轉(zhuǎn)移表明的鍵的特性主要是離子性的。分析了OH離子,團簇Al7(C3v和C2v)和Al7OH的最低能量結(jié)構(gòu)的單電子能級,以進一步說明OH離子的吸附本質(zhì)。同時,我們還給出了Al7OH及其異構(gòu)體(C3v和C2v)的振動頻率譜。