金屬鎳和鈀表面氫吸附動力學(xué)的Monte Carlo模擬研究.pdf

1、在異相催化過程中氣體在過渡族金屬表面的吸附是一個重要步驟，所以一直是表面科學(xué)領(lǐng)域的熱點，無論是實驗還是理論方面人們都作了大量的工作。而理論也越來越多的被證實是一個有效的研究手段。在解釋吸附的微觀機理，說明實驗現(xiàn)象，以及去除實驗結(jié)論的不確定性方面發(fā)揮著越來越重要的作用。吸附動力學(xué)是研究化學(xué)吸附和脫附速率以及其他各種因素對吸附的影響。對于吸附動力學(xué)的研究，有助于我們了解哪些因素影響吸附或脫附速度，以便得出機理性的反應(yīng)速率方程；可以從吸附和脫

2、附速率的基本方程出發(fā)，使我們對等溫式有進一步的了解；將過渡態(tài)理論用于研究化學(xué)吸附和脫附速率，可以從分子的性質(zhì)和一些基本常數(shù)來估計速率的大小，從而使我們對動力學(xué)吸附的機理有較為本質(zhì)的了解。 本文根據(jù)實驗和理論關(guān)于氫在金屬表面吸附的熱力學(xué)性質(zhì)的結(jié)果為基礎(chǔ)，應(yīng)用蒙特卡羅（Monte Carlo）方法，分別模擬巨正則系綜中氫在金屬鎳、鈀(111)和(100)表面的動力學(xué)吸附過程。根據(jù)氫在這兩種金屬的不同表面的吸附特性的不同，我們建立了不

3、同的吸附動力學(xué)模型。模型中關(guān)于氫在金屬表面的動力學(xué)吸附主要包括以下三個過程：氫分子的解離吸附，氫原子在金屬表面的擴散以及氫分子的在結(jié)合脫附。并對模型建立過程中的一些細節(jié)對于模型計算結(jié)果的影響進行了比較和分析。應(yīng)用我們提出的模型，我們分別對吸附氫原子在表面的吸附形貌、吸附等溫線、附著系數(shù)、吸附速度等動力學(xué)吸附特性進行了計算和分析。 模型對于氫原子表面吸附形貌的計算結(jié)果表明，在Ni, Pd(111)表面，氫原子主要吸附在Fcc洞位上

4、，而在(100)表面氫原子主要吸附在四重洞位上。氫原子在Pd(111)表面吸附時具有一定的規(guī)則結(jié)構(gòu)，而在其他三個表面上吸附時，均表現(xiàn)出無規(guī)則結(jié)構(gòu)。按照理論的分析，氫在(111) 和(100)表面的飽和覆蓋率分別為2ML和3ML，我們的計算結(jié)果：氫在Ni(111) 和(100)表面的飽和覆蓋率約為0.93ML，在Pd(111) 和(100)表面的飽和覆蓋率分別約為0.92ML和1.40ML，這都與實驗符合的較好，同時也驗證的模型的正確性。