[发明专利]二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法

权利要求书

1.二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，依次包括以下步骤：

（1）导入二氧化硅的原始晶胞结构模型，检查二氧化硅的晶胞参数；

（2）建立二氧化硅表面结构，输入参数包括所切表面密勒指数、厚度、表面原子层、表面向量，切出表面包含4个氧原子；

（3）建立二氧化硅表面超胞结构，通过原始晶胞表面结构XY二维方向上进行5×5超胞化得到表面为100个氧原子的超晶胞结构；沿Z方向添加真空层，使之成为具有表面的超胞结构；

（4）定义表面氧原子组，编程得到表面各氧原子信息，并打乱表面氧原子数组序号；

（5）设置变量N用于确定表面生成N个甲基官能团；

（6）提取乱序数组中的氧原子，得到被提取原子的XYZ坐标信息；

（7）在被提取原子上方生成一个甲基官能团的C原子，该C原子使用被提取原子的XY坐标信息，而Z方向上与被提取原子距离为一个键长距离；

（8）甲基官能团的C原子与表面氧原子成键，对其加氢处理成为-CH₃官能团，对其余氧原子加氢处理成为-OH官能团，重复步骤（6）~（8），直至产生得到指定官能团数N个的表面结构。

2.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（1）过程如下：打开Materials Studio软件，导入Structures下metal-oxides中的二氧化硅结构，晶胞参数为：a=0.4913nm，b=0.4913nm，c=0.54052nm，α=90°，β=90°，γ=120°。

3.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（2）过程如下：对二氧化硅原始晶胞结构模型进行截取表面操作，所切表面密勒指数为（0 0 1），厚度3层共1.6216nm，选取0.1157nm处为表面原子层，修改表面向量U为（2 1 0）、V为（0 1 0），得到切出表面4个氧原子的原始晶胞表面结构。

4.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（3）过程如下：通过原始晶胞表面结构XY二维方向上5×5超胞化得到表面为100个氧原子的超晶胞结构；在Materials Studio软件中使用建立真空层结构的方法，对二氧化硅表面超晶胞结构Z方向添加厚度为2.0 nm的真空层。

5.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（4）是指，对步骤（3）所建立的超胞结构，使用perl脚本得到表面100个氧原子的XYZ位置信息，进而使用shuffle函数打乱表面氧原子数组原有序号。

6.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（5）是指，根据官能团个数需要设置变量N，用于确定表面生成N个甲基官能团，且0≤N≤100。

7.如权利要求1所述的二氧化硅表面官能团修饰任意可控且位置随机的建模方法，其特征在于，所述步骤（6）是指，使用shift函数提取乱序数组中的氧原子，通过如此方式实现随机过程，保存被提取原子的XYZ坐标信息用于后续辅助确定原子坐标。