STUDY OF INTERNAL NANOPOROUS STRUCTURE AND EXTERNAL SURFACE OF BIMETALLIC NANOPARTICLES

Abstract

На примере двух биметаллических наночастиц Cu - Pt и Au - Ag исследуется внутренняя структура и внешняя поверхность в процессе избирательной коррозии. Рассматриваются эквиатомные составы с общим числом атомов N = 3000. В процессе избирательной коррозии удалялась половина атомов меди и серебра соответственно. В качестве метода моделирования используется метод Монте-Карло, в рамках схемы Метрополиса. Межатомное взаимодействие описывается потенциалом сильной связи. Как и следовало ожидать, избирательная коррозия приводит к тому, что поверхностный слой частицы обогащается атомами одного из компонентов. Однако сердцевина частицы сохраняет структуру бинарного наносплава. Нами также установлено, что в результате избирательной коррозии формируется дефектная структура наночастицы. Соответственно, мы предполагаем, что именно эти дефекты (преимущественно вакансии) приводят к пористой структуре более крупных бинарных наночастиц, наблюдаемых в экспериментах по их избирательной коррозии. Изменение величины удельной поверхности на единицу объема либо веса влияет на адсорбционные и каталитические свойства, а также коррозионную стойкость биметаллических наночастиц. Exemplifying on two bimetallic nanoparticles Cu -Pt and Au - Ag, the internal structure and external surface has been investigated in the process of dealloying. Equiatomic compositions with the total number of atoms N = 3000 are considered. In the dealloying process half of both the copper and silver atoms were removed. The Monte Carlo method within the Metropolis scheme is used as a simulation method. The interatomic interaction was described by the tight-binding potential. As it was expected, the selective corrosion leads to the fact that the surface layer of the particle is enriched with one of the components atoms. However, the particle core retains the structure of the binary nanoalloy. We also found that as a result of the selective corrosion, a defective structure of the nanoparticle is formed. Accordingly, we assume that it is these defects (mainly vacancies) that lead to the porous structure of larger binary nanoparticles observed in experiments on the dealloying. A change in the specific surface area per unit volume or weight affects the adsorption and catalytic properties, as well as the corrosion resistance of bimetallic nanoparticles.