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升温烧结过程中TiO2纳米颗粒的原子分类分析(I):表面原子识别
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:清华大学热能工程系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金(51176095,51476088)资助项目
中文摘要:

开发表面原子识别模型,对单个TiO2颗粒升温烧结过程中表面原子进行分类研究。模型对颗粒空间立方体网格化,利用标准球形颗粒体积积分法确定最佳网格尺寸为0.3 nm。通过表面网格识别实现表面原子分类,采用近邻网格中外部网格数量(Next)作为准则数判断目标网格是否为表面网格,确定最佳Next=9。基于LAMMPS软件模拟了半径为0.75 nm颗粒的升温过程,发现系统能量弛豫速度明显高于结构弛豫速度;利用表面识别模型分类分析原子特性,表面原子平均位移大于内部原子,且表面O原子迁移活性高于Ti原子;表面原子配位数低于内部原子,佐证表面结构规律性较差。研究结果为深入分析纳米材料活性位等结构分布奠定基础。

英文摘要:

In this paper, we develop a surface atom identification model to perform atom identification and analysis of the surface atoms of a single TiO2 nanoparticle during the heating and sintering process. Cubic mesh was used to obtain the particle structure mesh, and the optimal mesh size of 0.3 nm was determined by volumetric integration of a spherical particle. Surface atoms were classified according to identification of surface meshes, and the number of external meshes in all of the neighbor meshes (Next) was set as a criterion to determine whether the target mesh was a surface mesh. The optimal value was Next = 9. LAMMPS was used to simulate the heating process of a particle with a radius of 0.75 nm. The results show that energy relaxation is significantly faster than structure relaxation. The atom classification analysis with the developed surface atom identification model shows that displacement of the surface atoms is larger than the interior atoms, and surface O atoms are more active in migration than surface 33 atoms. The coordination number of surface atoms is lower than that of interior atoms. The present study provides fundamental information for analyzing the active structure distribution of nanoparticles.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781