Nghiên cứu các cấu trúc của cluster Sc2B8 bằng giải thuật di truyền kết hợp lý thuyết phiếm hàm mật độ (GA-DFT) và sự hấp phụ CO của chúng

Bài viết nghiên cứu tính toán các cấu trúc cực tiểu trên bề mặt thế năng của cluster Sc2B8 bằng phương pháp GA-DFT. Kết quả tính sẽ đưa ra nhiều cấu trúc cực tiểu. Các cấu trúc cực tiểu thu được sẽ đóng góp thêm vào cơ sở dữ liệu cấu trúc của cluster Sc2B8.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu các cấu trúc của cluster Sc2B8 bằng giải thuật di truyền kết hợp lý thuyết phiếm hàm mật độ (GA-DFT) và sự hấp phụ CO của chúng Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10 – issue 2 (2021) 64-70 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption Tạp chí xúc tác và hấp phụ Việt Nam http://chemeng.hust.edu.vn/jca/Nghiên cứu các cấu trúc của cluster Sc2B8 bằng giải thuật di truyền kết hợp lý thuyếtphiếm hàm mật độ (GA-DFT) và sự hấp phụ CO của chúngAn investigation on the structures of Sc2B8 clusters by a combination of the geneticalgorithm and density functional theory (GA-DFT) and its CO-adsorptionNguyễn Minh Thảo1,2,3*, Nguyễn Thị Ngọc Trăm4, Nguyễn Thị Lan Hương5, Bùi Thọ Thanh1,21 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh2 Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh3 Trường Đại học Đồng Tháp4 Trường Đại học Trà Vinh5 Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh*Email: nmthao@dthu.edu.vnARTICLE INFO ABSTRACTReceived: 15/2/2021 The structures of Sc2B8 were investigated by a combination of geneticAccepted: 20/5/2021 algorithm (GA) with PBE functional (GA-DFT). Its CO-adsorption were studied by calculations with PBE functional. Many structures includeKeywords: local minimum and global minimum structures were determined. TheSc2B8 cluster, genetic algorithm, structural parameters, relative energy, energetic properties, dissociationdensity functional theory, adsorption energy were reported. Results indicated that CO molecule can be adsorbed at many positions of these clusters. Scandium doped boron cluster can be used to produce materials that can treat CO gas by adsorption method.Giới thiệu chung chất của cluster thay đổi, khả năng ứng dụng của các cluster được tăng cường [3,5-12].Boron là nguyên tố bán dẫn với vỏ thiếu hụt electron Cluster giữ vai trò quan trọng trong việc giải thích cácgồm 3 electron hóa trị. Boron có nhiều ứng dụng tính chất vật lý và hoá học của vật chất có kích thướctrong nhiều lĩnh vực của cuộc sống như xúc tác công nhỏ như phân tử cho đến vật liệu rắn. Tuỳ thuộc vàonghiệp, điện tử, y sinh, và vật liệu [1,2]. Do đó, các kích thước, các cluster có hoạt tính hóa học, sinh họccluster boron được nghiên cứu để nâng cao khả năng và các tính chất quang học, tính chất từ rất khác nhau.ứng dụng, phục vụ cho sự phát triển khoa học, đời Cấu trúc của một số cluster boron chứa scandi đượcsống xã hội. Việc pha tạp các cluster boron với các nghiên cứu được nghiên cứu bằng các phương phápnguyên tử kim loại chuyển tiếp có thể làm thay đổi tính bằng các tính toán lý thuyết [3,8,9,11]. Các cluster ScBnchất của các cluster này. Vật liệu dựa trên nền boron có thể được tạo thành bằng cách thay thế một nguyênđược sử dụng để xây dựng nên vật liệu siêu cứng, vật tử Sc vào vị trí nguyên tử B của cluster Bn+1 hay cộngliệu bán dẫn, hấp phụ tích trữ khí [3,4]. Khi pha tạp thêm một nguyên tử Sc vào cluster Bn [9]. Một sốnguyên tố kim loại chuyển tiếp như Sc, Ti, V, Cr, Mn, cluster boron pha tạp kim loại chuyển tiếp như CoB18−Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, cấu trúc và tính và MnB16− đã được nghiên cứu bằng phổ quang https://doi.org/10.51316/jca.2021.030 64 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10 – issue 2 (2021) 64-70electron thực nghiệm với bức xạ 193 nm và được trình tính toán tối ưu hóa cấu trúc cluser Sc2B8 bằngnghiên cứu bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ, phương giải thuật di truyền đã dừng lại sau 7 thế hệ.pháp tính đa cấu hình [5,13]. Kết quả tính toán đã xác Tất cả các cấu trúc thu được từ giải thuật di truyềnđịnh các cấu trúc của cluster CoB18− [13] và MnB16− [5] được tối ưu hóa không ràng buộc đối xứng bằngvà đã mô phỏng được phổ quang electron của chúng. phiếm hàm PBE [24] với bộ hàm cơ sở def2-SVP choCác thông tin về cấu trúc của các cluster rất khó xác tất cả các nguyên tố. Để cải thiện năng lượng, các cấuđịnh được bằng thực nghiệm. Lĩnh vực nghiên cứu Hoá trúc đã tối ưu ở mức lý thuyết PBE/def2-SVP được tốihọc lượng tử tính toán ra đời, phục vụ đắt lực cho các ưu hóa lại ở mức lý thuyết cao hơn PBE/def2-TZVPP.nhà nghiên cứu. Cấu trúc hình học và cấu trúc Các cấu trúc thu được có đối xứng đặc biệt được tốielectron, năng lượng, tần số dao động điều hoà của ưu hóa lại với sự ràng buộc đối xứng. Các phép tínhcác cluster boron và kim loại chuyển tiếp đều có thể bằng phiếm hàm PBE được thực hiện bằng phần mềmtính được bằng hoá học lượng tử với độ tin cậy cao. ORCA 4.2.1 [25].Việc tối ưu hóa cấu trúc sẽ tìm ra cấu trúc cực tiểu gầnvới cấu trúc đầu vào. Cấu trúc cực tiểu này có thể làcấu trúc cực tiểu địa phương LM (local minimum) hoặccấu trúc cực tiểu toàn bộ GM (global minimum). Trongđ ...