發(fā)布時(shí)間：2017-08-29 02:14

  本文關(guān)鍵詞：Pd_nAu（n=3～25）納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)搜索及其催化作用

  更多相關(guān)文章： 納米團(tuán)簇 摻雜 催化 吸附能 結(jié)合能

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,納米材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)。按照結(jié)構(gòu)納米材料可分為:零維納米團(tuán)簇;一維納米線、納米管;二維超薄膜及三維納米材料。其中,納米團(tuán)簇因?yàn)槠淞孔有?yīng)、表面效應(yīng)及較高的面積和體積比例,在光學(xué)、電子、磁性方面表現(xiàn)出同塊體不一樣的特殊性質(zhì),這些特性使其在生物研究,工業(yè)催化,環(huán)境保護(hù)及醫(yī)學(xué)制藥等方面有著廣泛的應(yīng)用。例如過渡金屬團(tuán)簇:金(Au),鈀(Pd),鉑(Pt),在CO,NO_x的氧化反應(yīng)中起到良好催化作用,這使得它們在清潔環(huán)境方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。此外,這些納米團(tuán)簇具有較高的穩(wěn)定性和低毒性,并且和蛋白質(zhì),病毒,基因等生物體的尺寸相仿,能夠很好地同生物分子和組織進(jìn)行作用,因此在治療癌癥等方面也具有很好的應(yīng)用前景。很多研究發(fā)現(xiàn),摻雜可以提高團(tuán)簇的穩(wěn)定性,在純的某一金屬團(tuán)簇中摻雜其他金屬原子,摻雜后的團(tuán)簇會有優(yōu)于前者的性能表現(xiàn)。而且因?yàn)閮煞N金屬元素間的協(xié)同作用,團(tuán)簇會有更好的催化作用,催化反應(yīng)的過程也會更加可控。至今為止,對于其他原子摻雜Au團(tuán)簇的研究比較多,然而對于Au作為摻雜原子的研究還很少。相比于Pd原子Au有更高的電負(fù)性和更低的內(nèi)聚能,而且已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)證明摻雜在Pd團(tuán)簇的Au原子具有很高的化學(xué)活性。目前在試驗(yàn)上研究小尺寸的Pd_nAu團(tuán)簇的性質(zhì)還比較困難,但在計(jì)算模擬的層面上是可行的。本文采用基于第一性原理的密度泛函方法,利用VASP程序模擬計(jì)算了Pd_nAu(n=3～25)的結(jié)構(gòu)及其在CO氧化還原反應(yīng)中的催化作用,為其以后的實(shí)際應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)制備提供了一定的參考和理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(一)采用基于第一性原理的密度泛函計(jì)算方法,搜索出Pd_n團(tuán)簇?fù)诫s一個金原子的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)及研究其電子結(jié)構(gòu),磁性等性質(zhì)。(1)結(jié)構(gòu)搜索表明:因?yàn)锳u原子相比于Pd具有更低的內(nèi)聚能和表面能,Au原子摻雜在Pd_n團(tuán)簇外表面的3D結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。(2)通過比較Pd_nAu團(tuán)簇和相對應(yīng)的Pd_(n+1)團(tuán)簇的結(jié)合能,表明:Pd_nAu團(tuán)簇的結(jié)合能更高,因此摻雜Au原子會使團(tuán)簇更穩(wěn)定。(3)系統(tǒng)地研究了Pd_nAu團(tuán)簇的電荷轉(zhuǎn)移和電荷密度分布情況,研究發(fā)現(xiàn):電子從Au原子轉(zhuǎn)移到Pd原子,并且相比于Au原子,團(tuán)簇中Au周圍的電子分布得失變化更大,因此處于團(tuán)簇表面的Au原子更活潑,易與其他原子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。(二)采用NEB方法研究Pd_nAu團(tuán)簇在CO氧化反應(yīng)中的過渡態(tài),搜索可行的反應(yīng)路徑。我們選取了Pd_nAu(n=3～25)中具有較高對稱性的Pd_5Au,Pd_9Au,Pd_(12)Au及Pd_(13)Au對CO的氧化反應(yīng)的催化過程進(jìn)行計(jì)算模擬。(1)通過猜測初態(tài)結(jié)構(gòu),將CO和O_2分子連接在Pd_nAu團(tuán)簇(n=5,9,12,13)不同位置,搜索最佳反應(yīng)路徑。(2)比較納米團(tuán)簇Pd_nAu(n=5,9,12,13)吸附CO和O_2的吸附能。計(jì)算結(jié)果表明Pd_nAu團(tuán)簇吸附CO釋放的結(jié)合能更大,因此在反應(yīng)中團(tuán)簇會優(yōu)先吸附CO。(3)當(dāng)CO中碳原子通過團(tuán)簇中的金原子與團(tuán)簇連接時(shí),CO結(jié)合O原子后更易與團(tuán)簇分離。
【關(guān)鍵詞】：納米團(tuán)簇 摻雜 催化 吸附能 結(jié)合能
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.1;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 納米材料9-11
• 1.2 零維納米材料11-12
• 1.3 納米團(tuán)簇12-14
• 1.4 論文的選題背景和研究內(nèi)容14-16
• 1.4.1 選題背景14-15
• 1.4.2 研究內(nèi)容15-16
• 第2章 計(jì)算方法及其理論基礎(chǔ)16-23
• 2.1 第一性原理計(jì)算方法16-18
• 2.1.1 Born-Oppenheimer近似16-17
• 2.1.2 Hartree-Fock軌道近似17-18
• 2.2 密度泛函理論18-20
• 2.2.1 Hohenberg-Kohn方程18-19
• 2.2.2 Kohn-Sham方程19-20
• 2.2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函20
• 2.3 NEB方法20-21
• 2.4 相關(guān)計(jì)算軟件21-23
• 2.4.1 VASP軟件簡介21
• 2.4.2 CALYPSO軟件介紹21-23
• 第3章 Pd_nAu(n=3-25)納米團(tuán)簇的穩(wěn)定性，，電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)和幾何性質(zhì)的研究23-40
• 3.1 引言23-24
• 3.2 計(jì)算方法24-25
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與討論25-38
• 3.4 小結(jié)38-40
• 第4章 Pd_nAu（n=5,9,12,13） 納米團(tuán)簇對CO的氧化反應(yīng)的催化活性的研究40-64
• 4.1 引言40-41
• 4.2 計(jì)算方法41-42
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與討論42-62
• 4.3.1 Pd_5Au44-49
• 4.3.2 Pd_9Au49-54
• 4.3.3 Pd_(12)Au54-58
• 4.3.4 Pd_(13)Au58-62
• 4.4 小結(jié)62-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果69-70
• 致謝70

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 賈金鋒,竇瑞芬,李紹春,劉洪,徐茂杰,劉熙,厲建龍,薛其坤,李志強(qiáng),張繩百;納米團(tuán)簇晶體的制備和結(jié)構(gòu)研究[J];世界科技研究與發(fā)展;2004年05期

2 晏菲;劉向洋;趙冬嬌;包煒幸;董曉平;奚鳳娜;;熒光金納米團(tuán)簇在小分子化合物檢測中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年05期

3 李彥,施祖進(jìn),周錫煌,顧鎮(zhèn)南;納米團(tuán)簇的超分子自組裝[J];化學(xué)進(jìn)展;1999年02期

4 馮黛麗;馮妍卉;張欣欣;;小尺寸鋁納米團(tuán)簇的相變行為[J];物理學(xué)報(bào);2013年08期

5 ;銅納米團(tuán)簇制備與性能研究獲進(jìn)展[J];光機(jī)電信息;2011年04期

6 王利江;劉麗艷;崔鳳霞;高大昕;;碳鋁納米團(tuán)簇的研究進(jìn)展[J];承德醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào);2011年02期

7 M.K.Miller;C.L.Fu;M.Krcmar;D.T.Hoelzer;C.T.Liu;;納米團(tuán)簇強(qiáng)化型鐵素體鋼設(shè)計(jì)中空位組元的作用[J];上海金屬;2008年04期

8 何杰;納米團(tuán)簇二維人造晶格研究取得重要進(jìn)展[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2003年01期

9 張浩琪;梁國熙;吳向陽;潘宏程;;熒光金納米團(tuán)簇的制備及其在銅離子檢測中的應(yīng)用[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

10 龔艷春,武文遠(yuǎn),毛益明,陳廣林;納米團(tuán)簇淀積過程的分形聚集特征[J];解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王慧琴;劉正東;;非晶納米團(tuán)簇的輻射特性研究[A];第十三屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文摘要集[C];2008年

2 李喜波;唐永建;黎軍;師紅麗;王紅艷;楊向東;;自懸浮定向流法制備銀納米團(tuán)簇顆粒及表征[A];納米材料與技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——第四屆全國納米材料會議論文集[C];2005年

3 王宏濤;;極小納米團(tuán)簇堆垛結(jié)構(gòu)研究[A];第五屆全國固體力學(xué)青年學(xué)者研討會會議日程摘要集[C];2012年

4 江源;彭樹德;王春雷;徐淑宏;林小燕;柏凡;王著元;崔一平;;一步制備發(fā)光銀納米團(tuán)簇[A];黑龍江、江蘇、山東、河南、江西 五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)‘13年會論文（摘要）集[C];2013年

5 卞平平;周晶;劉躍英;馬占芳;;一步法合成強(qiáng)紅色熒光金納米團(tuán)簇并用于癌細(xì)胞成像[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

6 高嶷;;金納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)演化規(guī)律及其對催化性能影響的理論研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

7 毋志民;王愛玲;周明發(fā);田健;熊建波;賈志林;;不同降溫速率對大尺寸貴金屬納米團(tuán)簇?zé)崃W(xué)性質(zhì)的影響[A];第十六屆全國原子與分子物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

8 宋文波;田雪飛;劉海燕;;企納米團(tuán)簇有序功能膜的控制生長[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（下集）[C];2005年

9 裴勇;劉春艷;;“分解-組裝”方法:一種快速的結(jié)構(gòu)搜索算法應(yīng)用于巰基配體保護(hù)金納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)預(yù)測[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

10 劉樂全;鄧友全;;負(fù)載金納米團(tuán)簇上α,β-不飽和羰基化合物選擇還原研究[A];第七屆全國催化劑制備科學(xué)與技術(shù)研討會論文集[C];2009年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 于洋　記者 李泳溈;銅納米團(tuán)簇研究取得重要進(jìn)展[N];吉林日報(bào);2011年

2 ;新納米材料全同金屬納米團(tuán)簇問世[N];今日信息報(bào);2004年

3 森堡;人能靠光合作用活著嗎？[N];科技日報(bào);2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊潔;功能銀納米團(tuán)簇的合成及其性質(zhì)與應(yīng)用的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 楊文華;硅納米團(tuán)簇生長模式及光學(xué)性能和SnO_2氣敏機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 鮑捷;金-雙膦納米團(tuán)簇可控制備及生長機(jī)制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

4 楊麗娜;金納米團(tuán)簇的生長及熒光性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

5 張春雷;金/銀納米團(tuán)簇的生物學(xué)效應(yīng)及在胃癌診斷治療中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2015年

6 張普;銀、金納米團(tuán)簇的合成及其在生化分析中的應(yīng)用研究[D];西南大學(xué);2014年

7 張鵬;利用遺傳算法對金屬表面納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

8 李國建;雙金屬納米團(tuán)簇的熱力學(xué)過程和并合行為對其微觀結(jié)構(gòu)演化的影響[D];東北大學(xué);2009年

9 李婉珍;金納米團(tuán)簇薄膜的量子化充放電現(xiàn)象研究[D];浙江大學(xué);2015年

10 李媛媛;金納米團(tuán)簇的可控制備及結(jié)構(gòu)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 卞平平;氨基酸穩(wěn)定的金/銀納米團(tuán)簇的制備及應(yīng)用[D];首都師范大學(xué);2014年

2 黃科翰;新型熒光銀納米團(tuán)簇探針在生物分子檢測領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D];華東師范大學(xué);2016年

3 鄧慧娟;鎘摻雜金納米團(tuán)簇Cd_1Au_(24)(PhC_2H_4S)_(18)的合成及相關(guān)性質(zhì)探索[D];安徽大學(xué);2016年

4 張佳楠;金納米團(tuán)簇/聚合物復(fù)合納米探針的制備和生物應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2016年

5 柴進(jìn)松;Au_(36)(SCH_2Ph-~tBu)_8Cl_(20)和Au_(24)(SePh-~tBu)_(20)的合成及表征[D];安徽大學(xué);2016年

6 蘭靜;還原性模板穩(wěn)定的銀、金納米團(tuán)簇的制備及其在藥物分析中的應(yīng)用研究[D];西南大學(xué);2016年

7 羅雅文;金（銅）納米簇的制備及其在生化分析中的應(yīng)用[D];西南大學(xué);2016年

8 陳巖;Pd_nAu（n=3～25）納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)搜索及其催化作用[D];上海師范大學(xué);2016年

9 彭凌霄;強(qiáng)熒光金納米團(tuán)簇的制備與表征[D];華中科技大學(xué);2006年

10 季婉茹;熒光銀納米團(tuán)簇的綠色合成及其性能研究[D];淮北師范大學(xué);2015年

本文編號：750758