铜—银纳米合金的结构与相变特性研究

发布时间：2017-09-18 00:07

  本文关键词：铜—银纳米合金的结构与相变特性研究

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【摘要】：多组元的金属纳米粒子通常称为“纳米合金”。与单组元纳米团簇相比,纳米合金体现出复杂的结构与特性,且基于大块合金体系的热力学和动力学所获得的关于合金形成与相稳定性的结论在纳米尺寸下往往不再适用。纳米合金的结构、性质强烈依赖于其组成成分、尺寸以及粒子排布,为研究其电、光、磁以及化学性质提供了理想的模型系统。铜银纳米合金在催化、光学等领域已被证明具有广泛的应用前景,目前,通过实验制备或理论模拟来研究铜银纳米合金的形成与相变机制已成为国内外研究的重点。本文使用分子动力学模拟方法,进行了不同组成成分、不同尺寸的铜银纳米合金形成与相变过程的模拟,通过径向对分布函数、势能曲线以及均方根位移等参数分析模拟过程与最终结构,研究成分比例与尺寸与纳米合金结构的影响规律,以及纳米合金相变的机制。论文还采用磁控等离子体气体聚集方法制备铜银纳米合金样品,通过扫描透射电子显微镜进行表征,分析团簇结构与元素组分,并与模拟结果对比,对纳米合金的形成与相变过程进行初步的探讨,为实现纳米合金的可控制备与性质剪裁提供依据。研究表明,Cu/Ag纳米合金存在Cu核Ag壳的核壳结构,表面为Ag原子层的Cu、Ag交替多层结构,以及表面为Ag原子层包裹的Cu小团簇和Ag小团簇均匀混合结构。Cu/Ag纳米合金的结构受到团簇中的Cu、Ag成分比例以及团簇尺寸的重要影响。在Ag含量较少时,团簇将倾向于形成核壳结构,Ag含量增加后则会形成三层或Cu-Ag小团簇混合结构；随着团簇尺寸的增加,更倾向于形成Cu-Ag小团簇混合结构。核壳结构的Cu/Ag纳米合金具有较高的热稳定性,是一种体系能量较低的稳定结构,相比之下,三层或Cu-Ag小团簇混合结构的热稳定性将受到成分比例的极大影响。
【关键词】：铜银纳米合金 结构 分子动力学模拟 气相生长
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TG146.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 纳米合金形成与相变的实验研究及应用情况10-14
• 1.2 纳米合金团簇的分子动力学模拟研究情况14-16
• 1.3 本文研究目的和内容16-20
• 参考文献20-25
• 第二章 分子动力学方法理论基础25-45
• 2.1 分子动力学基本原理26-27
• 2.2 原子间相互作用势函数27-32
• 2.3 MD模拟的粒子系综32-35
• 2.4 MD模拟中的初始设置35-36
• 2.5 从微观模拟结果计算宏观物理量36-37
• 2.6 MD模拟结果的分析手段37-39
• 2.7 LAMMPS程序39
• 2.8 LAMMPS计算流程39-42
• 参考文献42-45
• 第三章 铜银纳米合金形成过程的MD模拟45-58
• 3.1 模拟初始模型46-47
• 3.2 模拟过程47-48
• 3.3 模拟结果分析48-56
• 3.3.1 组成成分对铜银纳米合金形成的影响48-52
• 3.3.2 团簇尺寸对铜银纳米合金形成的影响52-56
• 3.4 本章小结56-57
• 参考文献57-58
• 第四章 铜银纳米合金相变过程的MD模拟58-66
• 4.1 模拟初始模型58
• 4.2 模拟过程58-59
• 4.3 模拟结果分析59-63
• 4.4 本章小结63-65
• 参考文献65-66
• 第五章 铜银合金团簇的实验制备与显微分析66-76
• 5.1 磁控溅射束流沉积系统66-67
• 5.2 团簇的产生原理67
• 5.3 铜银纳米合金的制备67-68
• 5.4 铜银纳米合金的显微分析68-74
• 5.5 本章小结74-75
• 参考文献75-76
• 第六章 结论与展望76-79
• 6.1 本文主要结论76-77
• 6.2 未来研究展望77-79
• 攻读硕士期间学术成果79-80
• 致谢80-81

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李栾菊;吴海耀;马瑞娜;武建军;曹晓明;;Fe_2B合金在液锌中腐蚀的分子动力学模拟[J];河北工业大学学报;2014年02期

2 岑成;;碳纳米管弹性模量的分子力学分析[J];科技咨询导报;2007年27期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 李静;Ni_3Al拉伸/压缩过程的分子动力学模拟[D];北京交通大学;2011年

2 耿丽;碳纳米管对聚丙烯腈大分子预氧化结构的影响[D];北京化工大学;2009年

3 潘露云;芳氧羧酸类化合物对食品甜度的影响研究[D];华南理工大学;2013年

4 邹颖;硅纳米管的热稳定性与拉伸力学性能分析[D];南昌航空大学;2014年

5 马雷;碳纳米管/PAN复合纤维的制备及结构研究[D];北京化工大学;2008年

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本文编号：872172