混合组份金属纳米团簇结构和热稳定性的分子模拟研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：查望日：垒日期：丝丝垒￡簋三些关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。●本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：查璺鎏导师签名：日期：垫!竺生苎旦三!塑日期：竺／监塑茎!鱼学位论文数据集中图分类号TQ019学科分类号530论文编号1001020140203密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名李明江学号2011200203获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码081700课题来源国

3、家自然科学基金研究方向分子模拟论文题目混合组份金属纳米团簇结构和热稳定性的分子模拟研究关键词混合组份，结构和热稳定性，分子模拟论文答辩日期2014年5月27日丰论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师程道建副教授北京化工大学化学工程评阅人l曹达鹏教授北京化工大学化学工程评阅人2刘志平副教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4评阅人5答磷委员厶摘曹达鹏教授北京化工大学化学工程答辩委员1密建国教授北京化工大学化学工程答辩委员2黄世萍教授北京化工大学化学工程答辩委员3刘志平副教授北京化工

4、大学化学工程答辩委员4涂伟霞副教授北京化工大学化学工程答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(fiB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要混合组份金属纳米团簇结构和热稳定性的分子模拟研究混合组份金属纳米粒子由于其特殊物理结构以及化学性质而被广泛研究。由于纳米级粒子具有很大的比表面积，使得纳米粒子拥有很多和体相材料不同的结构和性质。不同与体相金属

5、材料常见的四面体、八面体等结构，纳米团簇呈现多种梦幻结构(如十面体、截边八面体以及二十面体)，不同的结构会导致吸附以及表面性质的不同，而吸附情况的不同甚至能改变纳米团簇表面的结构，进而影响团簇的熔点，这就使得很多纳米团簇具有不同催化、光学、电学等性能。因此表面聚集以及熔点温度下降一直是科学家研究双金属甚至三金属的热点。原子定序(原子聚集或者混合)对金属团簇来说很重要，因为结构的改变会影响双金属纳米团簇的物理以及化学特性。同时需要注意的是，双金属及三金属纳米团簇的热力学研究要比单独的单金属团簇的研究要更复杂。首先，与单

6、金属团簇相比，双金属及三金属团簇具有某些单金属团簇没有的特性。其次，双金属及三金属团簇的物理以及化学性质不仅仅有团簇的尺寸大小决定，还受到组成团簇的金属相对成分以及他们之间的原子结构的影响。在过去的数十年里，很多实验研究人员提供了大量关于双金属及三金属团簇相对单金属熔点温度下降以及原子定序的证据，但实验上需要花费大量的时间和精力，并且对实验仪器有很高的要求。T北京化工大学硕士学位论文理解双金属及三金属纳米团簇的结构以及热力学性质对掌握他们的使用有很大帮助。但是需要注意的是，由于纳米团簇极小的尺寸以及复杂的结构，我们不

7、能单纯地凭实验手段来理解他们的结构和性质，使用分子模拟以及量化计算等手段来研究双金属纳米团簇是很有必要的。本文运用蒙特卡洛抽样以及分子动力学模拟研究了Au．Pd双金属纳米簇以及Au—Pd．Pt三金属纳米簇，具体工作如下：运用蒙特卡洛模拟方法，我们研究了Au．Pd双金属纳米簇在富含CO以及O的环境下团簇粒子的表面聚集情况。对于金属与金属之间的相互作用，我们采用Johnson的嵌入原子法(EAM)来模拟，对于金属与被吸附分子之间的相互作用，我们采用经过DFT修正后的morse势能来模拟。我们发现在低浓度的环境气体下，双金

8、属纳米团簇的表面结构不会发生大的改变。随着CO或0的表面覆盖率的逐渐增加，即从1增加到492，原来双金属纳米团簇的Au表面聚集情况发生了逆转，变为了Pd位于团簇的表面，而Au向内部移动。这种现象可以被CO或O对Pd的相互作用力强于CO或O对Au的相互作用力所解释。另外通过DFT方法对粒子数为55的三种纳米团簇(Au55，Aul2Pd43和Pd5