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引起化學家和物理學家的極大興趣。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以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(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，并且指派了相應吸附位和吸附幾何構(gòu)型，同時還預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