单原子合金催化剂热稳定性的反应力场分子动力学研究

通过反应力场(ReaxFF)模型分子动力学模拟,研究了负载模型和掺杂模型单原子催化剂(分别记为M_1/Cu(111)和M_1@Cu(111),M=Pt,Ni,Ag,Fe)的热稳定性.模拟结果显示:对于M_1@Cu(111)掺杂模型,Pt(Ni,Fe)_1@Cu(111)的稳定性远高于Ag_1@Cu(111),温度大于500K时依旧可以保持稳定.而负载模型M_1/Cu(111)除了Fe_1/Cu(111)以外,其余模型在100～500K的温度范围中均无法保持稳定,单个金属原子会在Cu(111)表面迁移并相互聚集最终形成纳米颗粒.同时发现,随着温度的升高,Fe不同于其他金属单原子的烧结过程,会向亚表层扩散,进入合金体相.此外,还优化了Cu/Pt/H/O的力场参数,并研究了H_2气氛对单原子催化剂(SAA)催化剂模型表面稳定性的影响,发现H_2气氛的存在导致M_1@Cu(111)模型稳定性降低.理论模拟结果发现M_1/Cu(111)型SAA催化剂即使在低温下也不是一个很好的候选催化剂,而多数M_1@Cu(111)型催化剂在较高温度下依旧可以保持稳定.