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文檔簡介
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,我們設(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,并且通過過剩能檢驗(yàn),這些結(jié)構(gòu)是相對穩(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。通過分析吸附能發(fā)現(xiàn)內(nèi)層的Fe原子會抑制表面Pt原子對CO的吸附性
4、能。此外,對結(jié)構(gòu)參數(shù)C-O鍵長以及拉伸振動頻率的分析顯示出,納米顆粒對CO分子的吸附能的絕對值越大,C-O鍵長會越長,CO分子的振動頻率越弱。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鍵長較短,拉伸振動頻率較大,吸附能的絕對值較小,有助于防止納米顆粒對CO分子強(qiáng)吸附而導(dǎo)致的催化劑中毒。通過分析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。對整個(gè)CO
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