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SiC一维纳米材料具有卓越的热学性能、机械性能、电学性能、磁学、吸波等性能,因此关于SiC一维纳米材料的研究和开发层出不穷。近年来,SiC一维纳米材料的研究已成为纳米材料研究领域的热点。SiC纳米线的微观生长模式和机理影响了SiC纳米线形貌、微结构、阵列形式,而这些因素决定了纳米材料的物理化学性能,因此,探究SiC纳米线的初期微观生长模式对于控制所制备出的SiC纳米线的物理化学性能具有重要的意义。本文运用基于第一性原理的从头算分子动力学模拟的方法,在获得优选催化剂镍(Ni)的基础上,结合气-液-固(VLS)生长机制,使用Materials Studio软件和SIESTA软件模拟研究了SiC纳米线在Ni催化剂液滴上的初期微观生长模式,模拟了SiC纳米线在具有最佳催化效果的Ni(111)晶面上的初期微观生长模式,探究了Ni催化剂液滴的尺寸对SiC纳米线初期微观生长模式的影响。主要的研究内容如下:(1)使用Materials Studio软件建立半径为4?的Ni催化剂原子簇模型,导出所建立模型的原子坐标数据至SIESTA软件平台中进行能量计算和结构优化,计算Ni原子簇模型体系的总能量,然后在已优化后的Ni催化剂原子簇表面上分别吸附活性C原子和活性Si原子,用SIESTA软件进行能量计算和结构优化,计算每个活性原子的吸附能并比较大小,从而确定在Ni催化剂上吸附的活性原子的种类、位置和吸附能。重复上述过程,不断向催化剂表面吸附新的活性原子,探究活性原子在Ni催化剂原子簇模型上的吸附规律。通过计算和分析数据得出,在吸附生长的最初阶段,活性C原子会优先在Ni催化剂表面形成碳原子层,继续在碳原子层上吸附活性原子时,活性Si原子优先于活性C原子吸附在碳原子层上继续生长,形成C、Si原子交替吸附的生长模式。(2)根据本课题组前期研究优选出的Ni(111)晶面为SiC纳米线最佳生长晶面的结果。使用Materials Studio软件建立镍催化剂的(111)晶面的模型,并向(111)晶面上分别吸附活性C原子和活性Si原子,使用Materials Studio软件的Castep模块对吸附了活性原子的整体模型进行能量计算和结构优化,并计算每个活性原子的吸附能。结果表明,活性C原子优先吸附在Ni(111)晶面上,活性Si原子优先于活性C原子吸附在已吸附于Ni(111)的碳原子上,从而形成C、Si原子交替吸附的生长模式。(3)分别建立半径为4?、5?、6?、的Ni催化剂原子簇模型,考虑Ni催化剂尺寸对SiC纳米线初期微观生长模式的影响。在Materials Studio软件中建立了Ni催化剂模型,并分别向催化剂的表面和内部吸附一个活性C原子或者活性Si原子,导出原子坐标数据至SIESTA软件平台中进行能量计算和结构优化。结果表明,在催化剂尺寸较小时,活性原子在催化剂表面直接吸附生长,只有当催化剂尺寸达到一定尺寸时,活性原子才会按照VLS生长机理先融入催化剂液滴的内部,然后析出生成SiC纳米线。