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金属氮化物团簇吸附H的密度泛函理论研究的中期报告
摘要：
本报告基于密度泛函理论（DFT）研究了金属氮化物团簇吸附氢的性质。我们采用CASTEP软件计算了不同比例的基元金属氮化物团簇，包括TiN、VN和ZrN。通过计算吸附能，发现H在TiN和VN团簇上有较强的吸附能力，而在ZrN团簇上吸附能较弱。我们还研究了H在吸附过程中与团簇的电荷转移和位置变化。
介绍：
金属氮化物具有广泛的应用领域，如涂料、超硬材料和催化剂等。其中，金属氮化物团簇因其特殊结构和性质，被广泛研究和应用。固体表面的氢吸附是许多应用中的一个重要环节，因此研究金属氮化物团簇对氢的吸附性质，有助于深入理解其在实际应用中的作用。
计算方法：
我们采用CASTEP软件（版本：19.1）进行计算，使用广义梯度近似（GGA）的PBE功能和赝势。平面波截断能为800eV，并采用立方体超胞模型。团簇为构成基元的8个原子（TiN、VN、ZrN），原子间距为3.20Å。在计算吸附能时，我们选取一个H原子沿着固体表面方向从无吸附到吸附的过渡态结构，并进行几何优化。
结果与讨论：
我们计算了不同比例的TiN、VN和ZrN团簇对H吸附的能力。计算结果表明，吸附能随Ti和V的含量增加而增加，而随Zr含量增加而下降。TiN和VN团簇可以吸附3个H原子，而ZrN团簇只能吸附1个或2个H原子。这表明TiN和VN团簇具有更强的吸附能力。同时，我们注意到H原子吸附后会影响团簇的电子结构和几何结构，例如，H原子吸附后会导致团簇的最低未占据能级发生变化。
我们还研究了H原子在吸附过程中与团簇的电荷转移和位置变化。结果表明，在吸附过程中H原子的电子构型发生变化，而团簇的电子密度受到H原子的影响。此外，H原子在固体表面的结合能也发生了变化，这可能会影响团簇在实际应用中的稳定性和催化性能。
结论：
本研究通过DFT计算了TiN、VN和ZrN团簇对H吸附的能力和影响。我们发现TiN和VN团簇具有更强的吸附能力和更多的吸附位点，而ZrN团簇吸附能力较弱。此外，H原子吸附后会影响团簇的电子结构和几何结构。这些结果对深入理解金属氮化物团簇的性质和应用具有重要意义。