纳米镍团簇表面性质及能量的分子动力学研究

来源：化学通报杂志2022年第5期北京时间：

作者：曹乐,殷开梁

摘要：在单分散金属纳米粒子制备过程中，金属烧结现象需要尽量避免。烧结与诸多因素有关，其中金属纳米粒子的表面性质和能量对烧结作用有着重要影响。本工作利用分子动力学，以4种不同粒径的金属Ni纳米团簇为研究对象，在COMPASS力场下对不同温度下其表面积、扩散性质、表面能以及比表面能等进行了计算。结果显示，随着温度从300 K升至1000 K，纳米团簇的表面积轻微增加了约5%上下，表面层扩散系数显著增加了约3个数量级，表面能量升高了约15%，同时表面层与体相的能量差明显增加了近3倍。对比表面能进行了定义，为增加单位表面积所引起的表面能的增量。计算结果表明，比表面能比镍熔点处的表面张力高出约3个数量级，预示着团簇烧结具有强大的推动力。比表面能随温度升高以及粒径增大而下降，与热力学原理相一致。

关键词：镍纳米团簇,分子动力学,表面性质,表面能,比表面能,

基金资助：校企合作