Методы описания реакционной способности наночастиц переходных металлов
И.С. Замулин, А.А. Голубничий, И.В. Чепкасов, В.С. Байдышев
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.292
Краткое сообщение
Аннотация: Используя современные расчеты из первых принципов, в данной работе мы систематически изучали адсорбцию атомарного кислорода на поверхности наночастиц ГЦК металлов Ag, Cu, Pd состоящих из 79 атомов. Было рассмотрено две модели для описания реакционной способности переходных металлов на основе центра d-зоны (d-band center) атомов поверхности, а также на основе обобщенного координационного числа. Оба метода предсказания энергии адсорбции атомов
кислорода на различных сайтах показали себя хорошо, однако метод основанный на обобщенном координационном числе более прост в вычислительном плане, так как для этого метода нужна информация лишь о структуре частицы, в то время как для модели d-band center необходимы расчеты электронной структуры. Полученные значения энергии адсорбции кислорода и d-band center соответствуют известным литературным данным. Наиболее благоприятные позиции для адсорбции атома кислорода находятся на плоскости (100) и представляют собой полости состоящие из 4 атомов и не зависят от типа рассматриваемого металла. Наибольшая энергия адсорбции атома кислорода
наблюдалась в случае медных наночастиц.
Ключевые слова: переходные металлы, наночастицы, обобщенное координационное число, адсорбция, теория функционала электронной плотности
- Замулин Иван Сергеевич – к.ф.-м.н, доцент кафедры программного обеспечения и вычислительной техники, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Голубничий Артем Александрович – старший преподаватель кафедры программного обеспечения и вычислительной техники, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Чепкасов Илья Васильевич – к.ф.-м.н, доцент кафедры программного обеспечения и вычислительной техники, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Байдышев Виктор Сергеевич – к.ф.-м.н, доцент кафедры программного обеспечения и вычислительной техники, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Замулин, И.С. Методы описания реакционной способности наночастиц переходных металлов / И.С. Замулин, А.А. Голубничий, И.В. Чепкасов, В.С. Байдышев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 292-297. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.292.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Sápi, A. Metallic nanoparticles in heterogeneous catalysis / A. Sápi, T. Rajkumar, J. Kiss et al. // Catalysis Letters. – 2021. – V. 151. – I. 8. – P. 2153-2175. DOI: 10.1007/s10562-020-03477-5.
2. Van der Hoeven, J.E.S. Unlocking synergy in bimetallic catalysts by core–shell design / J.E.S. van der Hoeven, J. Jelic, L. A. Olthof et al. // Nature Materials. – 2021. – V. 20. – I. 9. – P. 1216-1220. DOI: 10.1038/s41563-021-00996-3.
3. Corona, B. Computational screening of core@ shell nanoparticles for the hydrogen evolution and oxygen reduction reactions / B. Corona, M. Howard, L. Zhang, G. Henkelman // The Journal of Chemical Physics. – 2016. – V. 145. – I. 24. – P. 244708-1-244708-4. DOI: 10.1063/1.4972579.
4. Ranno, L. Computational design of bimetallic core-shell nanoparticles for hot-carrier photocatalysis / L. Ranno, S. D. Forno, J. Lischner // npj Computational Materials. – 2018. – V. 4. – I. 1. – Art. № 31. – 7 p. DOI: 10.1038/s41524-018-0088-5.
5. Calle‐Vallejo, F. Fast prediction of adsorption properties for platinum nanocatalysts with generalized coordination numbers / F. Calle‐Vallejo, J.I. Martínez, J.M. García‐Lastra, P. Sautet, D. Loffreda // Angewandte Chemie International Edition. – 2014. – V. 53. – I. 32. – P. 8316-8319. DOI: 10.1002/anie.201402958.
6. Mori, K. Progress in design and architecture of metal nanoparticles for catalytic applications / K. Mori, H. Yamashita // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2010. – V. 12. – I. 43. – P. 14420-14432. DOI: 10.1039/C0CP00988A.
7. Hammer, B. Theoretical surface science and catalysis – calculations and concepts / B. Hammer, J.K. Nørskov // Advances in catalysis. – 2000. – V. 45. – P. 71-129. DOI: 10.1016/S0360-0564(02)45013-4.
8. Grimme, S. A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu / S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, H. Krieg // The Journal of Chemical Physics. – 2010. – V. 132. – I. 15. – P. 154104-1-154104-19. DOI: 10.1063/1.3382344.
9. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO–the Open Visualization Tool // Modelling and simulation in materials science and engineering. – 2009. – V. 18. – I. 1. – Art. no. 015012. – 7 p. DOI: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
10. Momma, K. VESTA: a three-dimensional visualization system for electronic and structural analysis / K. Momma, F. Izumi // Journal of Applied Crystallography. – 2008. – V. 41. – I. 3. – P. 653-658. DOI: 10.1107/S002188980801 2016.