石墨烯和聯(lián)苯酚在過渡金屬表面的吸附特性研究.pdf

1、近年來,隨著工業(yè)科學技術(shù)的迅速發(fā)展,固體催化劑及其所催化的反應引起了人們的極大興趣。表面吸附作為多相催化的關(guān)鍵環(huán)節(jié),顯現(xiàn)出越來越廣闊的發(fā)展前景。Ni、Ag、Fe等過渡金屬因其特有的d電子結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出良好的活性、選擇性和穩(wěn)定性特征。碳原子在過渡金屬表面的化學氣相沉積(CVD)以及有機分子在過渡金屬表面的成核生長,都屬于催化過程中比較重要的一步。因而有必要從微觀水平上對此類吸附物在襯底上的吸附進行理論研究,從而獲得表面吸附和擴散動力學信息,

2、以便更好地認識和理解吸附物與襯底間的相互作用機理,從理論角度對實驗結(jié)果進行驗證和對實驗現(xiàn)象進行解釋,預測部分實驗工作者無法監(jiān)測到的重要信息。
　　本文基于密度泛函理論(DFT)和局部密度近似(LDA)方法,對石墨烯(Graphene)吸附在Ni(111)表面的幾何結(jié)構(gòu)和能量特性進行了系統(tǒng)研究。研究表明,Graphene在Ni(111)表面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以top-fcc結(jié)構(gòu)最好,top-hcp結(jié)構(gòu)次之。同時,采用Morse勢和Lenn

3、ard-Jones(L-J)勢函數(shù)模型對Graphene包含的兩個不等價C原子(C1和C2)與Ni襯底間的相互作用進行了最小二乘法擬合,并給出了相應的勢參數(shù),為Graphene在Ni(111)表面的吸附、生長等研究奠定了基礎。
　　作為對擬合得到的勢函數(shù)的驗證和應用,本文采用分子動力學(MD)模擬方法,對Graphene在Ni(111)表面吸附的動力學行為進行了模擬。結(jié)果表明,當采用Morse描述C-Ni間的相互作用關(guān)系時,top

4、-fcc、top-hcp結(jié)構(gòu)的Graphene/Ni(111)體系的穩(wěn)定性特征與本文基于密度泛函理論計算的結(jié)果以及Lahiri等從實驗角度得出的結(jié)論吻合良好。研究還發(fā)現(xiàn),具有top-fcc結(jié)構(gòu)和top-hcp結(jié)構(gòu)Graphene交界處的晶界為一對五環(huán)和一個八環(huán)組成的延展線性缺陷,解釋了Lahiri等觀測到的實驗現(xiàn)象。
　　此外,本文還采用MD方法研究了4,4'-聯(lián)苯酚(4,4'-Biphenol)分子、Fe原子在Ag(111)表面