Development of the ReaxFF Reactive Force Field for Describing Transition Metal Catalyzed Reactions, with Application to the Initial Stages of the Catalytic Formation of Carbon Nanotubes

雷亚克夫 催化作用 分子动力学 碳纳米管 过渡金属 力场(虚构) 化学 碳纤维 计算化学 金属 基本反应 反应动力学 化学物理 纳米技术 材料科学 分子 有机化学 动力学 原子间势 复合材料 量子力学 人工智能 物理 计算机科学 复合数
作者
Kevin Nielson,Adri C. T. van Duin,Jonas Oxgaard,Wei Deng,William A. Goddard
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry A [American Chemical Society]
卷期号:109 (3): 493-499 被引量:430
标识
DOI:10.1021/jp046244d
摘要

With the aim of developing a computationally inexpensive method for modeling the high-temperature reaction dynamics of transition metal catalyzed reactions we have developed a ReaxFF reactive force field in which the parameters are fitted to a substantial quantum mechanics (QM) training set, containing full reaction pathways for relevant reactions. In this paper we apply this approach to reactions involving carbon materials plus Co, Ni, and Cu atoms. We find that ReaxFF reproduces the QM reaction data with good accuracy while also reproducing the binding characteristics of Co, Ni, and Cu atoms to hydrocarbon fragments. To demonstrate the applicability of ReaxFF we performed high-temperature (1500 K) molecular dynamics simulations on a nonbranched all-carbon feedstock in the presence and absence of Co, Ni, and Cu atoms. We find that the presence of Co and Ni leads to substantial amounts of branched carbon atoms, leading eventually to the formation of carbon-nanotube-like species. In contrast, we find that under the same simulation conditions Cu leads to very little branching and leads to products with no nanotube character. In the absence of metals no branching is observed at all. These results suggest that Ni and Co catalyze the production of nanotube-like species whereas Cu does not. This is in excellent agreement with experimental observations, demonstrating that ReaxFF can provide a useful and computational tractable tool for studying the dynamics of transition metal catalytic chemistry.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
URNWD完成签到,获得积分10
1秒前
孙茜完成签到 ,获得积分20
1秒前
2秒前
辰程程成完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
3秒前
guoao发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
amy发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
李哈哈发布了新的文献求助10
5秒前
辰程程成发布了新的文献求助10
6秒前
URNWD发布了新的文献求助10
6秒前
张雨发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
痴情的博超应助117采纳,获得30
7秒前
各个器官发布了新的文献求助10
8秒前
九月发布了新的文献求助10
8秒前
彭于晏应助amy采纳,获得10
10秒前
科研通AI2S应助YAO采纳,获得10
10秒前
10秒前
naturehome发布了新的文献求助10
11秒前
spiritpope完成签到,获得积分10
11秒前
xiaisxi完成签到,获得积分10
11秒前
糖糖爱喝奶盖完成签到,获得积分10
11秒前
13秒前
13秒前
Hello应助WYN采纳,获得10
14秒前
顺利睿渊完成签到 ,获得积分10
15秒前
spiritpope发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
ly发布了新的文献求助10
16秒前
柯一一应助小妮采纳,获得10
16秒前
Jennier发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
cui完成签到,获得积分10
17秒前
ardejiang发布了新的文献求助10
17秒前
烟花应助孙悟空大巨人采纳,获得10
18秒前
18秒前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Future Approaches to Electrochemical Sensing of Neurotransmitters 1000
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 1000
壮语核心名词的语言地图及解释 900
Canon of Insolation and the Ice-age Problem 380
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 360
basics of anesthesia, 7th edition 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 计算机科学 纳米技术 复合材料 化学工程 遗传学 基因 物理化学 催化作用 光电子学 量子力学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3915811
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3461425
关于积分的说明 10916731
捐赠科研通 3188241
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1762507
邀请新用户注册赠送积分活动 852893
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 793603