Au-Pd與Au-Pt合金團(tuán)簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)對(duì)比

吳 夏， 唐 賽， 汪光彧， 徐義慶

(安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院光電磁功能配合物和納米配合物安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 光電磁功能材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安慶 246011)

1 引 言

過渡金屬團(tuán)簇因卓越的催化和電磁性能已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)[1]．其中，Au、Pd與Pt等貴金屬為常見催化劑材料，由它們組成的合金Au-Pd，Au-Pt團(tuán)簇及三元團(tuán)簇由于表面原子的高利用率以及Au與Pd、Au與Pt之間的電子交換促進(jìn)了表面原子的催化性能，表現(xiàn)出比純Pt更高的催化效率[2,3]．比如，較低Au含量的Au-Pd納米團(tuán)簇是脫氫芳構(gòu)化反應(yīng)的高效催化劑[4,5]．Au-Pt團(tuán)簇常被應(yīng)用于有機(jī)小分子的電催化氧化[6]．此外，Au-Pd，Au-Pt雙金屬團(tuán)簇的化學(xué)性質(zhì)還取決于核/殼或合金結(jié)構(gòu)類型[7]．對(duì)于多元醇的氧化二十面體Au@Pd核殼型團(tuán)簇具有最佳催化效果[8]．合金型Au-Pt團(tuán)簇對(duì)葡萄糖氧化電催化性能比核殼型更高[9]．

在確定Au-Pd及Au-Pt團(tuán)簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)方面，理論計(jì)算方法發(fā)揮了重要作用[10-13]．運(yùn)用遺傳算法(GA)優(yōu)化38原子Au-Pd團(tuán)簇的結(jié)果揭示了Mackay二十面體、十面體、六折疊和截角八面體的構(gòu)型競(jìng)爭(zhēng)，呈現(xiàn)出核殼、球帽、球杯和混合的排序方式[10]．GA與密度泛函理論(DFT)的結(jié)合發(fā)現(xiàn)98原子Au-Pd團(tuán)簇中主要包含二十面體、面心立方-密堆積結(jié)構(gòu)和Leary四面體結(jié)構(gòu)[11]．使用蒙特卡洛模擬結(jié)合嵌入原子勢(shì)對(duì)Au-Pt納米粒子優(yōu)化發(fā)現(xiàn)Au原子富集于表面，當(dāng)Au組份低時(shí)Au-Pt納米顆粒呈現(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)，當(dāng)Au組份高時(shí)形成三層洋蔥狀結(jié)構(gòu)[12]．對(duì)55原子Au-Pt團(tuán)簇的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究表明主要采取二十面體和立方八面體結(jié)構(gòu)[13]．

描述大尺寸團(tuán)簇……