第一性原理研究FenPt55-n(n=0-55)雙金屬納米顆粒的結(jié)構(gòu)、磁性、電子性質(zhì)以及對(duì)CO的吸附性能.pdf

1、FePt雙金屬納米顆粒具有很大的比表面積以及獨(dú)特的磁學(xué)性質(zhì)，在催化領(lǐng)域和磁學(xué)材料方面有廣泛的應(yīng)用前景。本論文運(yùn)用第一性原理的方法研究了不同比例FePt雙金屬納米顆粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、磁學(xué)性質(zhì)、電子性質(zhì)，然后考察了具有特定結(jié)構(gòu)和組成的FePt納米顆粒對(duì)CO的吸附性能。本論文研究的主要內(nèi)容如下:
　　1.基于密度泛函理論，我們研究了正二十面體的FenPt55-n(n=0-55)納米顆粒的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)以及磁學(xué)性質(zhì)。首先，用軟件產(chǎn)生一些Fe

2、和Pt原子隨機(jī)分布的不同濃度的FenPt55-n納米顆粒。通過(guò)分析這些納米顆粒結(jié)構(gòu)與能量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)表面Fe的比例越小，納米顆粒的過(guò)剩能越低且穩(wěn)定性越高。差分電荷密度和Bader電荷的分析顯示出在FenPt55-n納米顆粒中Fe原子把電子傳遞到Pt原子上，并且在Fe和Pt的原子比為1∶1時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移量達(dá)到最大值。經(jīng)過(guò)磁性計(jì)算和分析得出納米顆粒的總磁矩隨著Fe原子濃度的增加而增加，并且對(duì)于Pt原子的位置非常敏感。占據(jù)納米顆粒中心位置的Pt原

3、子對(duì)納米顆粒的總磁矩具有促進(jìn)作用，而占據(jù)納米顆粒外層和次外層的Pt原子對(duì)納米顆粒的總磁矩具有抑制作用，并且最外層Pt原子的抑制效應(yīng)強(qiáng)于次外層Pt原子。
　　2.根據(jù)以上偏析能以及結(jié)構(gòu)分析，我們?cè)O(shè)計(jì)了七種具有特殊結(jié)構(gòu)的正二十面體的FenPt55-n納米顆粒，并且通過(guò)過(guò)剩能檢驗(yàn)，這些結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的。CO分子吸附在不同納米顆粒的不同位置，吸附能以及其它結(jié)構(gòu)參數(shù)被計(jì)算出來(lái)。通過(guò)分析吸附能發(fā)現(xiàn)內(nèi)層的Fe原子會(huì)抑制表面Pt原子對(duì)CO的吸附性

4、能。此外，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)C-O鍵長(zhǎng)以及拉伸振動(dòng)頻率的分析顯示出，納米顆粒對(duì)CO分子的吸附能的絕對(duì)值越大，C-O鍵長(zhǎng)會(huì)越長(zhǎng)，CO分子的振動(dòng)頻率越弱。在所設(shè)計(jì)的FenPt55-n納米顆粒中，CO分子在Fe12Pt43納米顆粒上吸附時(shí)，C-O鍵長(zhǎng)較短，拉伸振動(dòng)頻率較大，吸附能的絕對(duì)值較小，有助于防止納米顆粒對(duì)CO分子強(qiáng)吸附而導(dǎo)致的催化劑中毒。通過(guò)分析Fe12Pt43納米顆粒的差分電荷密度以及Bader電荷得出O原子得電子而C原子失電子。對(duì)整個(gè)CO