可燃气体探测器中金属气体团簇的分类

2020-08-20 14:25:04 湖南赛西 9

可燃气体探测器团簇可以根据形成聚集体的原子之间的化学键的种类进行分类。


范德瓦尔斯团簇


可燃气体探测器惰性气体原子之间的相互作用是非常弱的,并且可以精确地用中心对力(Central Pair Forces)来描述。相互作用中的短程排斥部分的起源主要是具有闭壳层电子结构的核之间的量子力学排斥,而吸引部分主要来自引入的偶极子色散力。健的强度大约为0.3cV/原子,甚至更小。


由于简单的中心力的存在,最稳定的团簇结构总具有高原子密度,也就是说,具有原子密堆积( Close-packing-)结构。可燃气体探测器较的结合导致较低的熔点和沸点,从使这些团簇吸引了大量实验科学家的关注。


相互作用的简单化也引起了理论科学家的强烈关注,理论科学家可以利用分子动力学的方法模拟和启发固体到液体相变的复杂问题分子团簇形成于闭合壳层分子的聚集,例如(2)N、(N2)、(CO2)n、(Sfo)都属于这一类团簇。在离子束混合试验( Ion Beam Mixing Experiments)中,惰性气体原子的聚合也可以在金属腔中形成。


在这些试验中,具有较高动能的惰性气体离子被用来引入金属多层混合物,从而形成无定型的合金。


可燃气体探测器金属团簇


金属中的相互作用并不容易解决,因为相互作用具有定向性,使很多金属具有非密堆积结构。这一点可以用来区别简单金属,如具有s特征价电子的N或A和过渡金属,如Fe或Co,其中局城的d电子显示出了重要性,一些具有多电子的非过渡态元素(如Pb)是介于简单金属和过渡金属之间的一组,团簇也反映出这些特征。


金属团簇的结合强度在中等到较强之间,即0.5~3eV原子具有简单sp元素的团簇的最主要性质就是存在电子壳层效应,当增加一个可燃气体探测器原子改变体系性质时,在生长阶梯开始阶段,结构和电子性质之间具有一种紧密的联系。


sp团簇的简单化引起了实验和理论科学家的大量关注,他们做了大量的工作来理解它们的电子性质,特别是电子态的非局域特征允许在一个相对较低的能量下产生集体电子激发,所引起的团簇的分裂也会受电子壳层效应的影响。固态向液态的转变是一个公开的问题,观察到的趋势是复杂的,并且理论研究遇到了两大主要难题。


第一,原子间相互作用势(Interatomic Potential)是复杂的,严格来讲,可燃气体探测器这是一个多体相互作用与简单的范德瓦尔斯团簇的二体相互作用之间的对立,并且使确定可以用来做分子动力学模拟的势函数成为一项相当困难的工作。当然,精确的第一性原理方法已经广泛地应用于团簇研究,但是当团簇尺寸增大时,第一性原理方法的研究将变得相当困难,因为表面原子代表了团簇的主要部分,因此理论模拟体现了在融化过渡中阶层的出现,也就不是很奇怪的事情了。由于大量的不同元素可以结合在一起,


因此第二大难题是块体合金的多样性和复杂性,并且对于一个确定可燃气体探测器的A-B型,若两种元素的相对浓度不同,则又会增加更多的多样性。类似地,很多AnB混合二元金属团簇已经产生并且它们的多样性也是极其复杂的,元素的相对浓度再一次体现在数量上。在一个适当比例下混合两种元素,有可能生成具有较高稳定度的团簇,而这些团簇可以作为结构单元,形成具有特殊性质的新材料。


存在于过渡金属中的d电子使相应的团簇比具有sp杂化电子的团簇更加复杂研究兴趣主要来自它们在不同领域的应用,尤其是可燃气体探测器催化领域。金属团簇的催化性能要比块体金属的高得多46+7,因此目前发展出多种多样的可燃气体探测器金属团簇催化剂,如图2.11所示为基于Au金属团簇的催化剂示意图。


另一个研究热点在于可燃气体探测器磁性,特别是磁序性质及随着团簇尺寸变化的磁序性质的演化,如可燃气体探测器Tb团簇具有的总磁矩和自旋磁矩随着尺寸大小(结构)的变化而

发生明显的变化,可燃气体探测器Tb团簇尺寸和磁矩之间的关系示意图如图2.12所示。


可燃气体探测器

图2.11基于Au金属团簇的催化剂示意图


可燃气体探测器


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