一種預(yù)測(cè)MgO納米團(tuán)簇表面氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt吸附CO分子吸附性質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000。 本發(fā)明設(shè)及一種預(yù)測(cè)MgO納米團(tuán)簇表面氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子吸 附性質(zhì)的方法，屬于量子化學(xué)計(jì)算的范疇。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，MgO納米材料的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注，尤其是在很多化學(xué)反應(yīng)中發(fā)揮著重要 的催化作用。另外，MgO納米材料也可W作為其他催化劑的載體發(fā)揮著重要的作用，比如W MgO為載體通過氣態(tài)嵌入過渡金屬設(shè)日Au、Ru、Pt、Pd、Ag、Ni、化）的方法，從而生成WMgO 為載體的Au/MgO、Pt/MgO催化劑可W在低溫條件下催化CO等被〇2氧化的反應(yīng)，通過催化 并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將有毒有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)。MgO納米材料由于其特殊結(jié)構(gòu)的因 素，在作為吸附劑應(yīng)用具有吸附速率快、反應(yīng)迅速、吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保 護(hù)等方面發(fā)揮著重要的作用。目前針對(duì)過渡金屬Au、Pt對(duì)C0吸附性質(zhì)的研究尚不完善，該 方面的理論研究有助于理解在MgO表面嵌入過渡金屬離子吸附和催化C0體系的原理機(jī)制。 現(xiàn)有技術(shù)中通過SEM掃描電鏡等表征手段是可W觀察到MgO材料表面缺陷，但在實(shí)驗(yàn)及應(yīng) 用中，并不能夠具體的研究出不同缺陷位點(diǎn)對(duì)于材料應(yīng)用的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種預(yù)測(cè)MgO納米團(tuán)簇表面 氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子化學(xué)吸附性質(zhì)的方法，該方法方便快捷、簡(jiǎn)單易行。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案： 一種用密度泛函理論值FT)預(yù)測(cè)MgO納米團(tuán)簇表面氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0 分子化學(xué)吸附性質(zhì)的方法，包括如下步驟： 1)納米團(tuán)簇模型的選擇： 選擇構(gòu)建下面8種納米團(tuán)簇模型作為研究對(duì)象， A;Mg9化/Au/CO吸附體系模型， B;Mg9〇9/Pt/CO吸附體系模型， C;Mg9〇s/Au/CO吸附體系模型（MgO表面存在Fs。位氧缺陷)， D;Mg9〇s/Pt/CO吸附體系模型（MgO表面存在Fs。位氧缺陷)， E;Mg9〇s/Au/CO吸附體系模型（MgO表面存在F4。位氧缺陷)， F;Mg9〇s/Pt/CO吸附體系模型（MgO表面存在F4。位氧缺陷)， G;Mg9〇s/Au/CO吸附體系模型（MgO表面存在Fs。位氧缺陷)， H;Mg9〇s/Pt/CO吸附體系模型（MgO表面存在Fs。位氧缺陷）； 2)計(jì)算方法和基組的選擇；選用密度泛函理論值FT)中的B3LYP方法，有關(guān)于基組的選 擇如下，由于Au、Pt原子的價(jià)電子是Au:5dl0 6sl、Pt;5貼6sl，采用化y-fc化腰勢(shì)及雙寫 極化基組（LANL2DZ);對(duì)于完美表面MgO表面吸附點(diǎn)周圍的Mg原子和0原子，采用6-31G(d) 基組；另外，對(duì)于存在氧缺陷的MgO表面，為了更好地描述缺陷位周圍的電子，增加了彌散 函數(shù)；對(duì)于被吸附分子同樣采用了 6-31G(d)基組； 3) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化：根據(jù)步驟2)所選用的計(jì)算方法和基組，使用關(guān)鍵詞opt,提交計(jì)算作業(yè)， 運(yùn)行Gaussian03程序?qū)λ峤坏挠?jì)算作業(yè)進(jìn)行運(yùn)算，直到所要求的四個(gè)常數(shù)完全收斂，計(jì) 算機(jī)運(yùn)算結(jié)束并得到輸出文件； 4) 輸出信息提取：在完成對(duì)8種不同吸附體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后，從Gaussian03軟件計(jì) 算的輸出文件中提取出關(guān)于所述8種吸附體系的最低能量值； 5) 根據(jù)步驟4)提取出的信息，可W得出所述8種吸附體系相應(yīng)的體系能量降低值即吸 附能，總結(jié)出所述8種不同吸附體系的吸附能大小變化的規(guī)律； 6) 預(yù)測(cè)該系列各吸附體系中MgO表面氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt對(duì)C0分子吸附能力的 大小和吸附可行性的判斷。
[0005] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟1)的所述納米團(tuán)簇模型結(jié)構(gòu)的構(gòu)象處于最低能量狀 態(tài)。
[0006] 在上述各方案的基礎(chǔ)上，步驟1)中所述8種吸附體系模型的結(jié)構(gòu)均是使用 GaussView5. 0 程序畫出。
[0007]GaussianView5. 0程序是高斯軟件根據(jù)需求開發(fā)出的桌面平臺(tái)程序，可W通 過該程序畫出所需要的分子構(gòu)型，提交給Gaussian03程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成后可用 GaussView5. 0讀出計(jì)算數(shù)據(jù)。
[0008] 在上述各方案的基礎(chǔ)上，步驟2)根據(jù)所選體系結(jié)構(gòu)選出適用于該體系計(jì)算的方法 和基組。
[0009] 所有的計(jì)算都是基于密度泛函理論的研究，需要根據(jù)不同的分子構(gòu)型，不斷改進(jìn) 計(jì)算方法和基組，通過對(duì)方法和基組優(yōu)化，從而產(chǎn)生與實(shí)驗(yàn)值相近似的計(jì)算結(jié)果。
[0010] 在上述各方案的基礎(chǔ)上，步驟3)的輸入命令為#B3LYP/genoptpseudo=read。
[0011] 其中，步驟2的輸入命令關(guān)鍵詞；地3LYP/genpseudo=read;步驟3的輸入命令 關(guān)鍵詞；〇pt;由步驟2和步驟3的輸入命令關(guān)鍵詞構(gòu)成了總的輸入命令，即#B3LYP/gen optpseudo=read。
[0012] 由于Gaussian03程序的設(shè)計(jì)，在讀取命令時(shí)必須使用關(guān)鍵詞代碼，W上代碼即為 命令值，B3LYP為方法，gen為混合基組，opt為幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化命令，pseudo=read為讀取混 合計(jì)算命令。
[0013] 步驟3)中判斷Gaussian03程序運(yùn)算得出的輸出結(jié)果是否可靠的四個(gè)常數(shù)分別 是指；MaximumForce(力的最大值)，RMSForce(根均方力），MaximumDisplacement(最 大位移)，MSDisplacement(根均方位移)。計(jì)算結(jié)果需要該四個(gè)常數(shù)都顯示"yes"。 Gaussian03程序輸出結(jié)果中的四個(gè)常數(shù)都達(dá)到"yes",說明所計(jì)算的分子模型達(dá)到最穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)，即所計(jì)算的分子模型達(dá)到現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算結(jié)果可W同實(shí)驗(yàn)值相一致。
[0014] 在上述各方案的基礎(chǔ)上，步驟4)輸出信息提取，從Gaussian03程序計(jì)算出的輸出 文件XX.log中提取出所述8種吸附體系模型中相對(duì)應(yīng)的鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角及體系總能量 等數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)必須從已經(jīng)收斂結(jié)果的數(shù)據(jù)中提取。
[0015]Gaussian03程序計(jì)算產(chǎn)生輸出文件為；XX.log。
[0016] 通過計(jì)算得到的團(tuán)簇體系結(jié)構(gòu)的鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、總能量的數(shù)據(jù)從XX.log中 提取，需要收斂。只有計(jì)算結(jié)果收斂才能確保有較高的準(zhǔn)確性。
[0017] 在上述各方案的基礎(chǔ)上，在步驟6)中，根據(jù)步驟5)總結(jié)出MgO納米團(tuán)簇表面氣態(tài) 沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子化學(xué)吸附性質(zhì)的影響，從而預(yù)測(cè)出體系對(duì)C0是否具有吸 附性及吸附能力的強(qiáng)弱程度，再依據(jù)理論值預(yù)測(cè)出吸附能力最佳的吸附體系。
[0018] 過渡金屬沉積在MgO表面對(duì)吸附C0有促進(jìn)作用，通過兩種不同的過渡金屬沉積， 可對(duì)其吸附性進(jìn)行選擇優(yōu)化，為今后研發(fā)納米吸附材料提供幫助。
[0019] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明的目的是用密度泛函理論值FT)計(jì)算WMgO納米團(tuán)簇表面氣態(tài)沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子為體系模型的研究，為實(shí)驗(yàn)提供一定的理論基礎(chǔ)，得出不同吸附體系的 理論數(shù)據(jù)，總結(jié)出兩種過渡金屬吸附C0和不同氧原子缺陷位置上沉積過渡金屬吸附C0的 變化規(guī)律，尤其是體系吸附能的變化規(guī)律，可W為實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。
[0020] 本發(fā)明有效地利用密度泛函理論（DFT)中#B3LYP/gen opt pseudo=read對(duì)A ; M的09/Au/CO吸附體系模型巧；M的09/Pt/C0吸附體系模型；C ;M的08/Au/CO吸附體系模型 (MgO表面存在F5c位氧缺陷）；D ;Mg9〇s/Pt/CO吸附體系模型（MgO表面存在Fse位氧缺陷）； E;Mgg〇s/Au/CO吸附體系模型（MgO表面存在F4。位氧缺陷）；F ;Mg g〇s/Pt/CO吸附體系模型 (MgO表面存在F4。位氧缺陷）；G ;Mg