Ag原子在TiO2(110)表面吸附的密度泛函理論研究.pdf

1、氧化物表面負(fù)載Au,Ag和Cu納米顆粒經(jīng)常會(huì)表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)對(duì)比Au,Ag和Cu在水的催化過程中催化作用強(qiáng)弱,發(fā)現(xiàn)Au和Cu作為中間催化物有很強(qiáng)的催化活性,因此,氧化物負(fù)載金屬的研究是很有必要的。
　　金紅石型TiO2(110)面是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的表面,采用金屬負(fù)載的方式對(duì)TiO2(110)面進(jìn)行改性是提高其催化活性的有效途徑,研究改性后表面的電子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對(duì)于揭示其表面的催化反應(yīng)機(jī)理,指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有重要的科學(xué)意

2、義。
　　TiO2表面沉積貴金屬,可以使體系中的電荷分布發(fā)生改變,進(jìn)而影響表面性質(zhì),改善其光電性能。通過貴金屬修飾不但能促進(jìn)光生電子～空穴對(duì)的分離,而且可改變TiO2的能帶結(jié)構(gòu),更有利于吸收低能量光子,增強(qiáng)TiO2表面對(duì)太陽(yáng)光的利用。
　　第一章首先介紹了表面科學(xué)的內(nèi)容,然后對(duì)小分子及Au、Ag、Cu在TiO2(110)表面吸附的研究現(xiàn)狀作了介紹。
　　第二章簡(jiǎn)要介紹了本文的理論基礎(chǔ)一密度泛函理論(DFT)、常用的兩種

3、交換關(guān)聯(lián)泛函,然后介紹了本文使用的平面波贗勢(shì)基組及所使用的計(jì)算軟件包一維也納從頭分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件包(ViennaAb-initioSimulationPackage)-VASP。
　　第三章采用周期性超原胞的平板模型,對(duì)Ag原子在滿足化學(xué)配比的TiO2(110)完整表面的吸附進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(1)在低覆蓋度時(shí),Ag原子最佳吸附位為橋氧原子間的橋位;高覆蓋度下,Ag原子更傾向于吸附在橋氧原子的上方。(2)從態(tài)密度圖中可以看出吸附

4、后Ag原子和相鄰原子氧原子(O)形成了化學(xué)鍵;從差分電荷密度圖分析得知Ag原子和相鄰的表面原子之間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移,探討了除菌的原理。(3)從bader電荷分析定量計(jì)算了Ag原子和相鄰原子的電荷,和前面的態(tài)密度和差分電荷密度分析一致;同時(shí)從bader電荷分布和功函數(shù)分析可知,Ag原子向TiO2表面轉(zhuǎn)移電荷,使Ag原子表面富集電子,降低了TiO2光生載流子和空穴的復(fù)合幾率,有利于達(dá)到催化的目的。
　　第四章計(jì)算了Ag原子在氧缺陷表面的