人工晶体学报

作者：杨燕, 王献朗, 陈昊天, 卢浩, 佘世雄, 黄智昊

单位：1.青海大学化工学院,西宁 810016; ；2.香港城市大学材料科学与工程系,香港 999077

关键词：二维MOF,声子能谱,能带结构,氮还原反应,密度泛函理论,第一性原理,

基金：青海省自然科学基金(2020-ZJ-742);国家自然科学基金(22164017)

本文基于密度泛函理论(DFT)方法,提出了一种基于钴和铜原子的二维金属有机框架(MOF)。通过声子谱的计算发现没有出现虚频率,验证了MOF晶体结构的稳定性。基于电子能带结构的计算,通过施加外电场,可以发现Cu基MOF始终保持金属的特性。然而,Co基MOF在外电场作用下会发生从金属到半导体的转变。当电场强度达到0.5 eV/Å时,Co基MOF的带隙约为0.1 eV,而Cu基MOF则不会出现这种情况。此外,还研究了Co基MOF对N2的吸附和氮还原反应(NRR),结果表明Co基MOF的NRR表现良好,电场可以增强NRR的效果。在0.5 eV/Å的外电场下,自由能比没加外电场的时候低0.51 eV。本文的理论计算有助于实验上MOF的NRR过程设计。

来源：2024年第10期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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