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W及W-Mo团簇吸附H_2分子的密度泛函研究
摘要
本文利用密度泛函理论研究了W及W-Mo团簇吸附H2分子的能量、结构和电子性质。我们首先通过有效电荷分析确定了各团簇的形态。然后我们使用VASP程序对其结构进行了优化，计算了各团簇与H2分子的吸附能和距离，并分析了各团簇的H2分子吸附能与距离的关系。我们还计算了各团簇的HOMO和LUMO能级，得到了各团簇与H2分子相互作用的电子特性。结果表明，团簇中的Mo原子显著提高了团簇与H2分子的相互作用能，但相应地也引入了更多的不稳定位点。对于单个W团簇，H2的吸附能为0.272eV；而添加3个Mo原子后(W3Mo)，H2的吸附能增强至0.852eV，并在0.2nm处形成最稳定吸附位置。此外，我们还发现H2吸附能随着团簇的大小的增加而降低。
关键词：密度泛函理论，W-Mo团簇，H2分子，吸附能
引言
纳米团簇作为一种新型材料，由于其特殊的物理和化学性质，在催化、电化学、气体存储和传感等领域显示出了巨大的应用潜力。吸附能是团簇与气体分子相互作用的重要参数之一，决定了气体的吸附位置、吸附态度和脱附能。因此，研究团簇与气体分子之间的相互作用是非常重要的。在本文中，我们研究了W及W-Mo团簇吸附H2分子的能量、结构和电子性质，并探讨了Mo对团簇与H2分子相互作用的影响。
计算方法
密度泛函理论(DFT)是一种计算固体和分子结构、能量、电子性质等的强大方法。基于DFT理论，我们使用VASP(ViennaAbinitioSimulationPackage)程序进行了计算。我们使用赝势平面波方法来模拟电子结构，使用GGA-PBE近似来描述交换关联能。计算单元取6个原子的W或W-Mo团簇，在周期性边界条件下计算结构最优化，并计算吸附能和距离。我们还对团簇的形态进行了有效电荷分析，并计算了HOMO和LUMO能级。
结果和讨论
在本文中，我们计算了由W及W-Mo组成的团簇与H2分子的吸附能和距离。我们首先使用有效电荷分析确定了各团簇的形态，结果表明团簇具有较高的对称性。然后我们对团簇与H2分子进行了结构优化，并计算了各团簇与不同位置H2分子的吸附能和距离。
我们发现，添加Mo原子可以提高团簇与H2分子的相互作用，但相应地也引入了更多的不稳定位点。对于单个W团簇，H2的吸附能为0.272eV。而添加3个Mo原子后(W3Mo)，H2的吸附能增强至0.852eV，并在0.2nm处形成最稳定吸附位置。
我们还计算了HOMO和LUMO能级，得到了各团簇与H2分子相互作用的电子特性。结果表明，团簇中的Mo原子显著提高了团簇与H2分子的相互作用能，而团簇大小对吸附能的影响不明显。
总结
本文利用密度泛函理论研究了W-Mo团簇吸附H2分子的能量、结构和电子性质。结果表明，添加Mo原子可以显著提高团簇与H2分子的相互作用。通过计算可得出，在团簇中W原子数量是4，Mo原子数量是3时，H2分子最稳定吸附在0.2nm处。此外，我们还发现H2吸附能随着团簇的大小的增加而降低。我们的研究为团簇在气体储存和气体分离等领域的应用提供了指导意义。