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(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,固體催化劑及其所催化的反應(yīng)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(xué)氣相沉積(CVD)以及有機(jī)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(duì)此類吸附物在襯底上的吸附進(jìn)行理論研究,從而獲得表面吸附和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)信息,

2、以便更好地認(rèn)識(shí)和理解吸附物與襯底間的相互作用機(jī)理,從理論角度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋,預(yù)測部分實(shí)驗(yàn)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(duì)石墨烯(Graphene)吸附在Ni(111)表面的幾何結(jié)構(gòu)和能量特性進(jìn)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(shí),采用Morse勢和Lenn

3、ard-Jones(L-J)勢函數(shù)模型對(duì)Graphene包含的兩個(gè)不等價(jià)C原子(C1和C2)與Ni襯底間的相互作用進(jìn)行了最小二乘法擬合,并給出了相應(yīng)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(chǔ)。
　　作為對(duì)擬合得到的勢函數(shù)的驗(yàn)證和應(yīng)用,本文采用分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬方法,對(duì)Graphene在Ni(111)表面吸附的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明,當(dāng)采用Morse描述C-Ni間的相互作用關(guān)系時(shí),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(jì)算的結(jié)果以及Lahiri等從實(shí)驗(yàn)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(duì)五環(huán)和一個(gè)八環(huán)組成的延展線性缺陷,解釋了Lahiri等觀測到的實(shí)驗(yàn)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