一種預測MgO納米團簇表面氣態沉積過渡金屬Au、Pt吸附CO分子吸附性質的方法
【技術領域】
[000。 本發明設及一種預測MgO納米團簇表面氣態沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子吸 附性質的方法，屬于量子化學計算的范疇。
【背景技術】
[0002] 如今，MgO納米材料的應用得到了廣泛關注，尤其是在很多化學反應中發揮著重要 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揮著重要的作用，比如W MgO為載體通過氣態嵌入過渡金屬設日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，通過催化 并發生化學反應將有毒有害氣體轉化為無毒無害物質。MgO納米材料由于其特殊結構的因 素，在作為吸附劑應用具有吸附速率快、反應迅速、吸附容量大等優點，在工業生產、環境保 護等方面發揮著重要的作用。目前針對過渡金屬Au、Pt對C0吸附性質的研究尚不完善，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體系的原理機制。 現有技術中通過SEM掃描電鏡等表征手段是可W觀察到MgO材料表面缺陷，但在實驗及應 用中，并不能夠具體的研究出不同缺陷位點對于材料應用的影響。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供了一種預測MgO納米團簇表面 氣態沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子化學吸附性質的方法，該方法方便快捷、簡單易行。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案： 一種用密度泛函理論值FT)預測MgO納米團簇表面氣態沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0 分子化學吸附性質的方法，包括如下步驟： 1)納米團簇模型的選擇： 選擇構建下面8種納米團簇模型作為研究對象， 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，有關于基組的選 擇如下，由于Au、Pt原子的價電子是Au:5dl0 6sl、Pt;5貼6sl，采用化y-fc化腰勢及雙寫 極化基組（LANL2DZ);對于完美表面MgO表面吸附點周圍的Mg原子和0原子，采用6-31G(d) 基組；另外，對于存在氧缺陷的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；對于被吸附分子同樣采用了 6-31G(d)基組； 3) 結構優化：根據步驟2)所選用的計算方法和基組，使用關鍵詞opt,提交計算作業， 運行Gaussian03程序對所提交的計算作業進行運算，直到所要求的四個常數完全收斂，計 算機運算結束并得到輸出文件； 4) 輸出信息提取：在完成對8種不同吸附體系的結構優化之后，從Gaussian03軟件計 算的輸出文件中提取出關于所述8種吸附體系的最低能量值； 5) 根據步驟4)提取出的信息，可W得出所述8種吸附體系相應的體系能量降低值即吸 附能，總結出所述8種不同吸附體系的吸附能大小變化的規律； 6) 預測該系列各吸附體系中MgO表面氣態沉積過渡金屬Au、Pt對C0分子吸附能力的 大小和吸附可行性的判斷。
[0005] 在上述方案的基礎上，步驟1)的所述納米團簇模型結構的構象處于最低能量狀 態。
[0006] 在上述各方案的基礎上，步驟1)中所述8種吸附體系模型的結構均是使用 GaussView5. 0 程序畫出。
[0007]GaussianView5. 0程序是高斯軟件根據需求開發出的桌面平臺程序，可W通 過該程序畫出所需要的分子構型，提交給Gaussian03程序進行計算，計算完成后可用 GaussView5. 0讀出計算數據。
[0008] 在上述各方案的基礎上，步驟2)根據所選體系結構選出適用于該體系計算的方法 和基組。
[0009] 所有的計算都是基于密度泛函理論的研究，需要根據不同的分子構型，不斷改進 計算方法和基組，通過對方法和基組優化，從而產生與實驗值相近似的計算結果。
[0010] 在上述各方案的基礎上，步驟3)的輸入命令為#B3LYP/genoptpseudo=read。
[0011] 其中，步驟2的輸入命令關鍵詞；地3LYP/genpseudo=read;步驟3的輸入命令 關鍵詞；〇pt;由步驟2和步驟3的輸入命令關鍵詞構成了總的輸入命令，即#B3LYP/gen optpseudo=read。
[0012] 由于Gaussian03程序的設計，在讀取命令時必須使用關鍵詞代碼，W上代碼即為 命令值，B3LYP為方法，gen為混合基組，opt為幾何結構優化命令，pseudo=read為讀取混 合計算命令。
[0013] 步驟3)中判斷Gaussian03程序運算得出的輸出結果是否可靠的四個常數分別 是指；MaximumForce(力的最大值)，RMSForce(根均方力），MaximumDisplacement(最 大位移)，MSDisplacement(根均方位移)。計算結果需要該四個常數都顯示"yes"。 Gaussian03程序輸出結果中的四個常數都達到"yes",說明所計算的分子模型達到最穩定 結構，即所計算的分子模型達到現實標準，計算結果可W同實驗值相一致。
[0014] 在上述各方案的基礎上，步驟4)輸出信息提取，從Gaussian03程序計算出的輸出 文件XX.log中提取出所述8種吸附體系模型中相對應的鍵長、鍵角、二面角及體系總能量 等數據，上述數據必須從已經收斂結果的數據中提取。
[0015]Gaussian03程序計算產生輸出文件為；XX.log。
[0016] 通過計算得到的團簇體系結構的鍵長、鍵角、二面角、總能量的數據從XX.log中 提取，需要收斂。只有計算結果收斂才能確保有較高的準確性。
[0017] 在上述各方案的基礎上，在步驟6)中，根據步驟5)總結出MgO納米團簇表面氣態 沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子化學吸附性質的影響，從而預測出體系對C0是否具有吸 附性及吸附能力的強弱程度，再依據理論值預測出吸附能力最佳的吸附體系。
[0018] 過渡金屬沉積在MgO表面對吸附C0有促進作用，通過兩種不同的過渡金屬沉積， 可對其吸附性進行選擇優化，為今后研發納米吸附材料提供幫助。
[0019] 本發明的有益效果： 本發明的目的是用密度泛函理論值FT)計算WMgO納米團簇表面氣態沉積過渡金屬Au、Pt吸附C0分子為體系模型的研究，為實驗提供一定的理論基礎，得出不同吸附體系的 理論數據，總結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 變化規律，尤其是體系吸附能的變化規律，可W為實驗提供理論依據。
[0020] 本發明有效地利用密度泛函理論（DFT)中#B3LYP/gen opt pseudo=read對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