我们在模拟中使用Ni75颗粒来表示Ni-Co合金催化剂 ， 因为催化剂碎裂是CNT/CNF生长过程中的一般行为 ， 并且它与颗粒组成或结构（单金属或双金属）无关 。 我们注意到Ni和Co在CNT/CNF生长中的催化活性相似（见图S15） ， 并且它们与CNT/CNF的结合能几乎相等 。 因此 ， 从计算的角度来看 ， CNF生长中合金催化剂和纯金属（Co或Ni）之间的差异可以忽略不计 ， 以简化MD模拟 。
碳化物形成能的计算
根据方程1计算纯金属碳化物（Ni3C和Co3C）、合金（NixCoy）和固溶双金属碳化物（NixCoyC）的形成能（图S16） 。 其中E是材料的DFT能量 ， N是晶体的晶胞中的原子数 ， μC是系统中碳的化学势 ， 在下面的计算中用石墨中碳的DFT能量表示 。 请注意 ， 对于合金催化剂和碳化物 ， 没有明确定义的晶体结构 ， 因此我们同时使用Ni和Co（Ni3C和Co3C）晶体结构来表示合金（碳化物）结构 ， 但具有不同的金属成分 。 因此 ， 我们对合金和合金碳化物都有两组能量 ， 我们只使用了较低值的一组 。 在这里 ， 形成能表示由纯元素材料（如金属Ni、Co和石墨）形成的能力 。 在本研究中 ， 我们正在研究金属合金催化剂是否可以形成合金碳化物 ， 我们根据等式2计算了碳化物形成自由能 。 其中GM1xM2yC = EfM1xM2yC – T × SconfM1xM2yC ， 和GM1xM2y = EfM1xM2y – T × Sconf ， M1xM2y 。 对于具有相同金属成分的合金和各自的合金碳化物 ， 构型熵相似（Sconf ， M1xM2yC～Sconf ， M1xM2y） 。 我们使用形成能EfM1xM2yC来粗略估计自由能GM1xM2yC ， 所得结果如图6a所示 。
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