氣體原子或分子在過渡金屬表面吸附和解離的理論研究.pdf

1、氣態(tài)原子、分子與過渡金屬表面的相互作用是多相催化、氣體腐蝕以及晶體生長等領(lǐng)域研究中的一個重要課題。尤其是近年來，伴隨著化學(xué)工業(yè)中異相催化的迅猛發(fā)展，氣-固表面相互作用動力學(xué)引起化學(xué)家和物理學(xué)家的極大興趣。無論是多相催化，還是膠體化學(xué)催化反應(yīng)，都涉及到反應(yīng)物之間以及反應(yīng)物與催化劑表面的相互作用。因而，從理論上系統(tǒng)地研究原子、分子與催化劑表面，尤其是與催化劑表面活性部位之間的相互作用是十分必要的。本論文選取了一些具有典型意義的原子和雙原子分

2、子通過5-參數(shù) Morse勢和改進推廣的LEPS勢方法研究了原子、分子在過渡金屬平坦和缺陷表面的吸附擴散動力學(xué)行為。本論文的內(nèi)容簡述如下:
　　第一章簡要介紹了氣固表面相互作用的研究意義、研究現(xiàn)狀、研究方法，并詳細(xì)介紹了本論文研究所要用到的基本理論方法和表面簇合物模型。
　　第二章應(yīng)用5-參數(shù) Morse勢(簡稱5-MP)分別對N-Ru、O-Ag表面體系的吸附和擴散進行了全面系統(tǒng)的研究。
　　第三章在5-MP的基礎(chǔ)上利

3、用改進推廣的LEPS勢對NO-Ru低指數(shù)面及CO-Pd(211)(311)臺階面吸附體系進行了詳細(xì)的研究。
　　本論文的主要成果:
　　1. N-Ru體系。雖然此前人們對N-Ru體系進行了大量的研究，且主要是實驗研究，但只獲得了表面吸附微觀動力學(xué)的片段信息。例如:對于(11)12臺階面，實驗上測得了很多能量損失譜，但對其歸屬，目前仍沒有明確的論斷。理論計算結(jié)果認(rèn)為:N原子在金屬釕表面上的吸附傾向于三重位；在(10)01低指數(shù)

4、面上不存在子表面吸附態(tài)；在開放的(11)12臺階面上存在6種不等價吸附態(tài)，并且可分為子表面吸附、次表面(facet)吸附和表面吸附三類。理論計算結(jié)果幾乎都重現(xiàn)并解釋了EELS實驗測得的損失譜峰，并且指派了相應(yīng)吸附位和吸附幾何構(gòu)型，同時還預(yù)測了其它振動頻率的存在。該論文已發(fā)表在Chemical Research in Chinese University2009年9月5期25卷。
　　2. O-Ag體系。利用5-參數(shù) Morse勢方

5、法(簡稱5-MP)，對O-Ag(100)，(110)，(111)平坦表面體系進行了全面系統(tǒng)的研究。為人們更加全面詳細(xì)地了解這一重要體系提供了的幫助。對于O原子在Ag(111)面上的吸附，實驗上測得的低頻振動30meV，較為反常。但通過我們的計算結(jié)果，可預(yù)言這是由于Ag(111)面上的稀疏臺階對O原子吸附態(tài)的影響所致。關(guān)于O-Ag(211)，(997)，(410)臺階缺陷表面體系的研究也取得了較好的計算結(jié)果。
　　3. NO-Ru低

6、指數(shù)面體系。應(yīng)用原子和表面簇合物相互作用的5-參數(shù) Morse勢及推廣的LEPS勢進行了較為全面、系統(tǒng)的研究，獲得了結(jié)合能、鍵長、吸附高度和振動頻率等全部臨界點性質(zhì)，且與實驗結(jié)果吻合較好。理論計算結(jié)果認(rèn)為:NO在Ru(0001)面上存在多種分子吸附態(tài)，分別是頂位吸附態(tài)、橋位吸附態(tài)、三重位的垂直吸附態(tài)以及質(zhì)心在橋位的平行吸附態(tài)，對應(yīng)的頻率分別為1732 cm-1，1587 cm-1，1451(1459) cm-1和672 cm-1。對于實

7、驗上出現(xiàn)的1130 cm-1的特殊振動頻率，本文認(rèn)為該頻率是由NO分子締合產(chǎn)生的。在Ru(10)01面，NO同樣存在多種分子吸附態(tài)。但從計算結(jié)果來看，NO在此面不存在平行的分子吸附態(tài)。
　　4.對于CO-Pd臺階面體系，重點研究了CO/Pd(211)和CO/Pd(311)兩個體系。計算結(jié)果表明，在低覆蓋度下，CO分子都是趨向吸附在(211)、(311)臺階面的三重位，基本上遺傳了CO-Pd(111)三重吸附態(tài)的臨界點性質(zhì)。隨著覆蓋