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论选择性过度金属与其双金属纳米团簇结构和磁性联系第一性原理

收藏本文 2024-04-06 点赞:19010 浏览:76501 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:过渡金属及其双金属纳米团簇近年来是材料科学领域的探讨热点,因为它们所体现出来的结构特点及磁性等性质,对于开发未来新型材料及高效催化剂等具有重要的指导作用。本论文采取基于密度泛函论述(DFT)的第一性原理计算探讨了包含有12种过渡金属元素的单金属和双金属团簇的结构、磁性及双金属团簇的偏析行为,具体包括以下内容:1.系统探讨了在三种幻数尺寸(包含13、55、147个原子)的单金属团簇的结构稳定性。计算结果表明三个尺寸的纳米团簇都有可能具有立方八面体、切角十面体、十面体的局域稳态。随着颗粒的增大,二十面体的单金属团簇最稳定;2.对二十面体的单金属团簇在以上三个尺寸下进行了磁性的探讨,证实了不仅仅是3d周期内的Fe、Co、Ni会体现出磁性,其他周期元素的团簇都会体现出较大的磁性特点。3.通过探讨包含有13、55、147个原子的二十面体双金属团簇的偏析能来预测两种金属组合时的偏析行为。在这三种尺寸下,偏析的走势基本相同,而偏析的程度随着团簇尺寸的增大而减弱。对于包含有147原子的双金属团簇,还进行了不同偏析位置的偏析行为探讨。4.通过非磁性与磁性的偏析能计算,发现磁性对偏析行为有较大的影响,但这种影响随着颗粒的尺度增大而减小;同时具有较大磁性的金属原子趋于占据团簇的核心,而磁性较小的金属原子占据团簇的表面。关键词:过渡金属团簇论文密度泛函论述论文磁性论文核壳选择性论文

    摘要5-6

    Abstract6-9

    第1章 绪论9-11

    第2章 文献综述11-28

    2.1 团簇的性质及分类11-13

    2.1.1 团簇的基本性质11

    2.1.2 团簇的稳定性结构与幻数11-13

    2.2 合金团簇中的异构现象(Isomeri)13-14

    2.3 团簇式合金的组成方式14-15

    2.4 团簇的电磁性质15-17

    2.4.1 磁性15

    2.4.2 过渡金属团簇的磁矩15-17

    2.5 团簇电离的尺寸效应17-19

    2.5.1 金属-非金属的转变17-18

    2.5.2 过渡金属团簇的有效配位数论述18-19

    2.6 核-壳双金属团簇催化剂模型19-21

    2.6.1 核-壳式结构催化剂19-20

    2.6.2 三种类球模型20-21

    2.7 核-壳双金属催化剂有着的论述依据21-24

    2.8 影响双金属偏析行为的因素24-25

    2.9 双金属团簇合金催化剂的运用25-26

    2.10 本论文的主要探讨工作26-28

    第3章 计算策略28-41

    3.1 论述计算策略28-32

    3.1.1 计算化学概况28

    3.1.2 密度泛函论述(DFT)28-30

    3.1.3 交换关联势30-31

    3.1.4 VASP软件包31-32

    3.2 计算的参数选择32-41

    3.2.1 金属团簇磁性计算参数的确定32-36

    3.2.2 过渡金属团簇构型优化的参数36-41

    第4章 单金属团簇结构稳定性及磁性的探讨41-50

    4.1 模型的选择41-45

    4.1.1 团簇的稳定结构与幻数41-44

    4.1.2 纯金属团簇的结构44-45

    4.2 单金属二十面体团簇的磁性探讨45-48

    4.2.1 计算策略46

    4.2.2 铁磁性过渡金属团簇的磁性来源46

    4.2.3 单金属团簇的磁性46-48

    4.3 掺杂金属的磁性探讨48-49

    4.3.1 计算策略48-49

    4.4 本章小结49-50

    第5章 过渡金属团簇合金的偏析行为50-64

    5.1 计算策略50-51

    5.2 13原子团簇的二十面体过渡金属偏析行为51-54

    5.2.1 13原子团簇的偏析能51-53

    5.2.2 13原子团簇偏析行为走势概况53-54

    5.3 55原子团簇的二十面体过渡金属偏析行为54-56

    5.3.1 55原子团簇的偏析能54-56

    5.3.2 55原子团簇偏析行为走势概况56

    5.4 147原子团簇的二十面体过渡金属偏析能56-59

    5.4.1 147原子团簇的偏析能56-58

    5.4.2 147原子团簇的偏析行为概况图58-59

    5.5 147原子团簇不同位置的偏析行为59-63

    5.6 本章小节63-64

    第6章 磁性对双金属团簇偏析行为的影响64-70

    6.1 计算策略64

    6.2 磁性对13原子团簇偏析能的影响64-66

    6.3 磁性对55原子团簇偏析能的影响66-68

    6.4 磁性对147原子团簇偏析能的影响68-69

    6.5 本章小结69-70

    第7章 全文总结70-72

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