[发明专利]一种三合金纳米粒子催化剂稳定结构的实现方法

权利要求书

1.一种三合金纳米粒子催化剂稳定结构的实现方法，包括如下步骤：

步骤1：构造三合金纳米粒子的初始结构，其包括如下过程：根据合金纳米粒子的物理特性，构造三合金纳米粒子的初始结构，确定计算机仿真的编码方式，将三合金记为第一元素、第二元素和第三元素，第一元素为Au、第二元素为Cu、第三元素为Pt；

步骤2：对步骤1构造的初始结构进行优化，具体包括如下过程：首先系统建模，采用势函数来描述原子间相互作用的能量运动形式，建立优化目标函数值的数学模型；其中原子间的相互作用是指第一元素、第二元素和第三元素原子之间的相互作用，第一元素、第二元素和第三元素之间由初始的不稳定的结构，经过作用势作用，经计算机模拟，逐渐演变成稳定的结构；

步骤3：针对步骤2建立的数学模型，采用改进的遗传算法对系统目标函数进行最小化求解，求得的解即是合金纳米粒子的稳定结构，最小化结果也即是最优解；

步骤4：根据步骤3得出的解的形式，进行计算机解码输出，确定三合金纳米粒子的稳定结构内部形态；

Au-Cu-Pt三合金纳米颗粒中，Au和Cu趋向于分布在表层，Pt趋向于分布在内层，当Pt比例达到40％以上时会分布在表层，Au和Cu表现出竞争偏聚：(1)当Au+Cu原子数之和低于表面原子数时，二者同时占据表面；(2)当Au+Cu原子数之和高于表面原子数并低于表面和次表面原子数之和，并且Au:Cu＝1时，Cu先占据表面；(3)当Au+Cu原子数之和高于表面和次表面原子数之和，并且Au:Cu＝1时，Au在表面占据具有优势，Cu在占据表面后，剩余部分将越过次表面，分布在内层。

2.根据权利要求1所述的三合金纳米粒子催化剂稳定结构的实现方法，其特征在于：步骤1中，构造三合金纳米粒子的初始结构包括如下过程：首先构造无穷大的具有面心立方结构的立方体的第一元素单晶体，将方形角锥体盖在无穷大的第一元素单晶体的6个面上，得到一个二十四面体模型，该二十四面体模型中的各个坐标固定；将合金纳米颗粒中各个类型的原子放入二十四面体模型的各个坐标；然后，在原子尺寸及原子位置不变情况下，针对某个(第一元素：第二元素：第三元素)比例，通过对原子位置进行编码，将第一元素、第二元素和第三元素放置在纳米粒子构型空间内，从而生成一个随机无序的初始构型。

3.根据权利要求1或2所述的三合金纳米粒子催化剂稳定结构的实现方法，其特征在于：所述步骤2中采用势函数来描述原子间相互作用的能量运动形式，具体是采用Q-SC多体势来描述其纳米颗粒的能量；根据Q-SC力场，系统总势能可表述为：

其中，R_ij表示原子i与原子j之间的距离，ε表示能量的标度因子，V(R_ij)是对势项，表示原子i和原子j之间的核-核排斥作用；

ρ_i表示原子i的局域电荷密度a是晶格常数(例如采用0K时的晶格常数)，c为无量纲参数，n、m为整型参量且满足n>m。