過渡金屬修飾的氧化鋁和氮化鋁團簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和吸附性質(zhì)的密度泛函理論研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)的氧化鋁可用于吸附劑、涂料、軟性磨料和催化劑或催化劑載體等很多領域。過渡金屬原子修飾的氧化鋁和氮化鋁團簇有更廣泛的應用。過渡金屬原子修飾的氧化鋁團簇可用于半導體器件、氣敏性器件、石油工業(yè)中甲烷的重整催化劑和石油原料的加氫脫硫催化劑。除此之外，氮化鋁團簇可以作氣敏元件，尤其是用作儲氫材料。過渡金屬原子修飾的氮化鋁團簇儲氫能力增強。在本文中，采用密度泛函理論對過渡金屬原子修飾的氧化鋁和氮化鋁團簇及吸附體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行研究。歸納起

2、來，主要結(jié)論如下所示:
　　 1利用密度泛函理論研究純的(Al2O3)n(n=9,10,12,15)團簇和Ni摻雜的(Al2O3)9-10團簇的幾何結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。我們主要關注了四種不同的Ni摻雜的(Al2O3)9團簇和一種Ni摻雜的(Al2O3)10團簇的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。與純的氧化鋁團簇的HOMO-LUMO能隙相比，Ni摻雜的(Al2O3)9-10團簇具有更窄的能隙。從Ni摻雜的(Al2O3)10團簇的振動頻率圖看出，在1030

3、cm-1附近的特征振動峰是反對稱的Al-O-Al鍵伸縮振動;另一個在826cm-1附近的特征振動峰是Ni-O鍵的振動。
　　 2我們用密度泛函理論研究了噻吩吸附在MAl20O30(M：Co,Ni和Mo)團簇的幾何結(jié)構(gòu)、成鍵特征、電子結(jié)構(gòu)和振動頻率。在MAl20O30(M：Co，Ni和Mo)團簇中的過渡金屬原子提升了催化劑的活性，這也可以從所有噻吩吸附模型的S-C鍵的拉伸得到證明。不同吸附模型的電荷轉(zhuǎn)移和分子軌道圖的分析解釋了在η

4、2和η5成鍵模型中存在π-反饋作用?；瘜W硬度和HOMO-LUMO能隙隨著吸附能的增加而增大。此外，η5成鍵模型的對稱的碳碳雙鍵振動峰向低波數(shù)平移。
　　 3采用密度泛函理論研究了純的和Ni修飾的Al12N12團簇作為儲氫材料的可行性。在純的Al12N12團簇中的每個Al原子可以吸附一個氫分子且平均吸附能為-0.17eV。此外，結(jié)果表明，氫儲存在Al12N12團簇中并保持其分子形式。在Ni原子修飾的Al12N12團簇中，Ni原子最