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金属表面吸附团簇自扩散动力学研究的开题报告
一、研究背景与意义
金属表面吸附团簇是一种常见的表面结构，也是很多重要表面反应的中间体，包括催化、氧化、腐蚀等。团簇大小、形态、排布等因素对表面反应的影响非常大。因此，对吸附团簇的自扩散动力学进行研究，对金属表面反应机理的深入理解具有重要意义。
目前，对吸附团簇的自扩散动力学研究已经有一定的进展。研究表明，吸附团簇自扩散的速率与团簇大小、形态、金属种类相关。例如，小团簇（尤其是单原子）自扩散速率比较快，大团簇自扩散速率较慢。但是，吸附团簇的自扩散动力学仍然存在许多未知的问题，如吸附位点、表面原子的涨落、势能面等因素的影响等。
因此，本文将从吸附团簇的自扩散动力学出发，对吸附团簇的形成、稳定性、扩散机理及其与表面反应相关性进行探究，旨在深入理解金属表面反应机理并为研究设计高效催化剂提供理论基础。
二、研究目标和内容
本研究拟解决以下几个问题：
1、吸附团簇的形成和稳定性：通过分子动力学模拟研究团簇的形成和稳定性以及吸附位点对团簇形态的影响。
2、吸附团簇自扩散速率的计算：通过计算团簇扩散路径的势垒能和特征尺度等参数，计算吸附团簇自扩散速率。
3、团簇扩散对表面反应的影响：通过对吸附团簇与表面反应的模拟，探究吸附团簇在表面反应中的作用以及各种因素对反应速率的影响。
三、研究方法
本研究将采用分子动力学模拟和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法。
1、分子动力学模拟：通过在一定温度下模拟金属表面的团簇自扩散过程，并在模拟中观察吸附位点、团簇形态从而探究吸附团簇的形成和稳定性。
2、第一性原理计算：借助基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，计算吸附团簇的自扩散特征、势能面等参数，然后通过分子动力学模拟得到团簇的扩散路径，计算团簇自扩散速率和特征尺度等参数。
3、团簇与表面反应的模拟：根据得到的吸附团簇的自扩散参数，再通过界面反应动力学（IRD）模拟吸附团簇与表面反应的过程，从而探究团簇扩散对表面反应的影响。
四、研究计划和进度
第一年
1、文献调研，研究吸附团簇的自扩散动力学现状以及前沿进展。
2、完成分子动力学模拟模型的建立，并通过模拟观察吸附位点、团簇形态等因素对团簇自扩散速率的影响。
第二年
1、基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，计算吸附团簇的势能面和扩散特征以及势垒能等参数。
2、根据第一年的分子动力学模拟结果，得到团簇的扩散路径，计算团簇的自扩散速率和特征尺度。
第三年
1、综合前两年的研究成果，通过模拟研究吸附团簇与表面反应的过程，探究吸附团簇的形成、稳定性、扩散特征与表面反应速率等因素的相关性。
2、撰写论文并进行论文答辩。
五、预期成果
1、深入理解吸附团簇的自扩散动力学机制，并为金属表面反应的机理研究提供理论基础。
2、探究吸附团簇对表面反应的影响，并为设计、研制高效催化剂提供重要参考依据。
3、发表与论文，并取得博士学位。