原子或分子在簡單金屬及過渡金屬表面吸附和解離的理論研究.pdf

1、氣態(tài)分子與表面相互作用動力學由于具有很強的應用價值而引起越來越多的化學家和物理學家的興趣。無論是多相催化還是膠體化學催化反應，都涉及到反應物之間及反應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、分子之間以及它們與催化劑表面，尤其是與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子通過5-參數Morse勢和改進推廣的LEPS勢方法研究了原子或分子在簡單金屬及過渡金屬平坦和缺陷表面的吸附擴散

2、的動力學行為。本論文的內容簡述如下： 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。 第二章應用5-參數Morse勢(簡稱5-MP)分別對O-Al，H-Ir，H-Al低指數面吸附體系進行了研究。 第三章在5-MP的基礎上利用改進推廣的LEPS勢對CO-Pt(112)、(335)，CO-Pt(997)、(553)吸附體系進行了細致的研究

3、。 本論文的主要成果： 1.O～Al低指數面吸附體系。雖然人們對O-Al體系進行了大量的研究，且主要為實驗研究，但只是獲得表面吸附微觀動力學的片段信息。理論計算結果表明：在Al(111)面上，氧原子在表面三重位處存在吸附態(tài)，其垂直表面的振動頻率為621(619)cm-1，平行表面的振動頻率為880(887)cm-1。在子表面八面體處也存在吸附態(tài)，其垂直振動頻率為464cm-1，平行振動頻率為437cm-1；在Al(100

4、)面上，氧原子在表面四重洞位、子表面四面體處存在吸附態(tài)：在Al(110)面上，氧原子優(yōu)先在表面膺勢三重位而非長橋位同時子表面八面體處也存在吸附態(tài)。 該論文已發(fā)表在物理化學學報，2008，24(3)，437—442 2.H-Ir低指數面吸附體系。本文利用原子與表面簇合物相互作用的5參數Morse勢方法(簡稱5-MP)研究了H-Ir低指數面吸附體系，獲得了吸附幾何，結合能，振動頻率等臨界點性質。本文理論計算結果認為：H原子在

5、銥表面上吸附于高對稱位，在Ir(111)表面上吸附在三重洞位，本征振動模式為559cm-1；在Ir(110)表面上同樣吸附在三重洞位，本征振動模式為617cm-1。本文的理論計算獲得了與實驗一致的結果，同時還預測了一些實驗上尚未觀測到的性質。 3.H—Al低指數面吸附體系。本文理論計算結果認為：H原子在在Al(100)表面上吸附在頂位和橋位，本征振動模式分別為1870cm-1和1273cm-1；在Al(110)表面上吸附在頂位和

6、短橋位，本征振動模式分別為1868cm-1和1376cm-1；在Al(111)表面上吸附在頂位和橋位，本征振動模式分別為1871cm-1和1281cm-1。本文的理論計算獲得了與實驗一致的結果。 4.CO-Pt(335)、(112)體系。計算結果表明，由于(335)、(112)臺階面都是由(111)的臺面和(100)的臺階組合成的臺階面，因此CO在這兩個臺階面上的吸附性質存在共性。在Pt(335)、(112)臺階面上，CO分子都

7、是首先吸附在臺階頂位；隨著覆蓋度的增加，吸附的CO分子從臺階頂位向平臺橋位擴散，并在平臺橋位形成穩(wěn)定吸附態(tài)；隨著覆蓋度的繼續(xù)增加，平臺頂位也出現(xiàn)穩(wěn)定吸附態(tài)：達到飽和覆蓋度時，在低覆蓋度下為擴散過渡態(tài)的臺階橋位也可以轉變?yōu)榉€(wěn)定吸附態(tài)。本文計算預測的振動頻率與實驗結果相一致。 5.CO—Pt(997)、(553)體系。計算結果表明，由于(997)、(553)臺階面都是由(111)的臺面和(111)的臺階組合成的臺階面，因此CO在這兩