MS入门手册(7):3分钟学会催化/电池等领域的MXene结构的建模方法!
MS入门手册(4):Materials Studio文件和目录的建立、打开、关闭、命名/重命名、拷贝、移动和删除【建议收藏,方便日后查看】
MS入门手册(6):Materials Studio制作清晰形象的动画,生动演示分子动力学过程
MAX是一种三元层状化合物MAX(Mn+1AXn(n=1,2,3)),其中M代表过渡金属元素,如Cr、Ti、V、Zr,A为主要来自第13-16族的元素,如Al, Ⅲ或Ⅳ族元素,X代表C或N。
MXene(Mn+1XnTx)是由MAX衍生的二维无机化合物,其由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。M与X与MAX中的含义相同,T代表表面终端原子或基团,比如-O, -OH, -F。MXene可由MAX剥除A位离子来得到。
构建步骤
一、MAX的构建
1、打开https://materialsproject.org/网站,在搜索Mn+1AXn结构时,A一般以铝(Al)元素来搜索。以Tin+1AlNn为例。在materialsproject中选择only Elements模式,即用元素搜索,这是因为Mn+1AXn中n有不同的取值;依次在元素周期表中选中Ti, Al, N, 此时搜索框里显示的为Ti-Al-N,点击Search。
2、Search后,显示出了所有的可能结构,一般选择六方Hexagonal晶系的结构,将两个结构的cif文件下载下来。
3、在materials studio中打开下载的Ti2AlN.cif结构,添加原子键,点击Calculate Bonds,可以看到显示出了原子键,如果没有看到Calculate Bonds选项,可以从View - Toolbars – Atoms & Bands打开。
4、此时,Al是和其他原子成键的,由于Al和阴离子间成离子键,所以一般把Al看作为单独存在的,需要把共价键去掉。在Calculate Bonds右侧的箭头处打开Bond Options,先点击Reload,再点击Calculate,就会发现键消失了。
5、右键打开Display Style, 改为球棍模式,在整个结构中,Ti和N构成了层状结构,Al单独存在。
二、MXene的构建
1、构建单层MXene结构,可以借助切表面工具。打开Build-Surfaces-Cleave Surface,选择(0 0 1)晶面,再点击cleave。
2. 此时,构建出的表面有多层原子,构建单层有两种方法,一种是选中其中多余的原子,右键delete删除;另一种方法是,Build-Surfaces- Recleave Surface打开的Recleave Surface界面,调节Thickness,改变层数,通过这种方法不仅可以构建单层,还可以构建多层的结构。
3. 打开Build-Crystals-Build Vacuum Slab,在C方向添加一个15Å的真空层(按需要选择真空层厚度),右键点击空白处,选择display style中的第二选项卡,改成3*3*1的多倍晶格显示,可以看到,现在就是一个单层的MXene结构。
(附)如果需要Ti4N3等其它MXene, 操作相同。相应的MAX母相结构文件为Ti4AlN3.cif。如果要计算表面吸附模型,需要构建超胞,打开Build-Symmetry-Supercell,构建一个3*3*1的超胞结构,显示如下图。
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