基于量子连续近似的氯离子嵌入 Al/Al$_2$O$_3$ 界面电压依赖第一性原理模拟
材料科学
2023-03-29 v2
摘要
实验表明，铝表面在相对于标准氢电极（SHE）电位 V 时可发生点蚀。由于将电压纳入密度泛函理论（DFT）计算的困难，铝中点蚀起始此前未在原子尺度被严格探究。我们引入量子连续近似（QCA），其将金属-绝缘体及绝缘体-溶液界面的显式 DFT 计算与描述绝缘体主体区域的连续 Poisson-Boltzmann 静电分布自洽耦合。QCA 将需用 DFT 显式模拟的原子数减少一个数量级，使现实电化学界面的电压第一性原理预测成为可能。发展该技术后，我们应用 QCA 预测氯原子嵌入 Al(111)/-AlO (0001) 界面氧空位中的形成能随外加电压的变化。我们预测氯离子嵌入仅在 AlO 含晶界且电压 V（SHE）的体系中才有利。结果大致与实验所示腐蚀起始相符，显示了 QCA 以合理计算成本建模现实电化学系统的效用。
引用
@article{arxiv.2212.07325,
title = {Voltage-dependent first-principles simulation of insertion of chloride ions into Al/Al$_2$O$_3$ interfaces using the Quantum Continuum Approximation},
author = {Quinn Campbell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.07325},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 6 figures