Al基合金團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與吸附性能研究.pdf

1、原子團(tuán)簇的研究有助于揭示物質(zhì)從微觀原子和分子到宏觀凝聚態(tài)的演變規(guī)律，其中鋁團(tuán)簇吸引了人們相當(dāng)大的研究興趣。鋁被廣泛應(yīng)用于電器行業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、電子行業(yè)、建筑行業(yè)、以及航空、航天、造船等領(lǐng)域。不同的領(lǐng)域?qū)︿X的性質(zhì)有不同的要求，不同的應(yīng)用鋁所處的環(huán)境也不同。所以對鋁團(tuán)簇以及鋁團(tuán)簇的各種吸附性能的研究在各種應(yīng)用領(lǐng)域也會有所幫助。
　　 本文采用基于量子化學(xué)的第一原理對鋁團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了團(tuán)簇的能量最低構(gòu)型，并用鎂原子和鋰

2、原子替換了最低能量構(gòu)型鋁團(tuán)簇中不同對稱位的鋁原子，比較得出相應(yīng)的能量最低構(gòu)型。隨后，計算了各體系團(tuán)簇的相對穩(wěn)定性及其電子性質(zhì)，考察了摻雜原子對團(tuán)簇的影響。純鋁Aln+1的幾何結(jié)構(gòu)都能與其他理論值相符合；除了Al11Mg，其他尺寸AlnMg團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)與相應(yīng)尺寸Aln+1團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)相似；AlnLi團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)的變化比較大，從總原子數(shù)為5開始，團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)為三維立體結(jié)構(gòu)。Mg原子和Li原子的摻雜，降低了團(tuán)簇的結(jié)合能，但并不改變結(jié)合能隨

3、團(tuán)簇尺寸增大而增大的趨勢。Al7，Al6Mg，Al13Li團(tuán)簇相對最穩(wěn)定且活性最低。在摻雜團(tuán)簇形成過程中，Mg原子和Li原子均為施主原子，電子從Mg原子和Li原子轉(zhuǎn)移到Al團(tuán)簇主體，使得Mg原子和Li原子帶正電荷，且Mg原子失去的電子要多于Li原子失去的電子。
　　 利用雜化密度泛函方法B3LYP計算了特定團(tuán)簇Al12Li對小分子H2、O2、CO、NO和N2的吸附能力。并考察了吸附過程中相關(guān)性質(zhì)，如：結(jié)合能、穩(wěn)定性、吸附能、能隙

4、、吸附前后鍵長變化以及其電荷分布情況。其中，Al12Li團(tuán)簇對小分子的吸附強(qiáng)弱順序為O2＞NO＞CO＞H2＞N2；吸附前后所有小分子的鍵長都增長了，小分子都被活化，H2分子和O2分子的吸附變化最大，H-H和O-O之間出現(xiàn)了斷鍵，為解離吸附；從其結(jié)合能可以判斷其穩(wěn)定性，吸附后團(tuán)簇的穩(wěn)定性的強(qiáng)弱順序為O2＞CO＞N2＞NO＞H2；能隙大小能夠反映其化學(xué)穩(wěn)定性，NO和H2的吸附使得團(tuán)簇的化學(xué)穩(wěn)定性增強(qiáng)了，化學(xué)活性降低，CO，O2和N2的吸附降