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

1、在異相催化過(guò)程中氣體在過(guò)渡族金屬表面的吸附是一個(gè)重要步驟，所以一直是表面科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)還是理論方面人們都作了大量的工作。而理論也越來(lái)越多的被證實(shí)是一個(gè)有效的研究手段。在解釋吸附的微觀機(jī)理，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及去除實(shí)驗(yàn)結(jié)論的不確定性方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。吸附動(dòng)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(duì)吸附的影響。對(duì)于吸附動(dòng)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(jī)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(duì)等溫式有進(jìn)一步的了解；將過(guò)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(lái)估計(jì)速率的大小，從而使我們對(duì)動(dòng)力學(xué)吸附的機(jī)理有較為本質(zhì)的了解。 本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)吸附過(guò)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(dòng)力學(xué)模型。模型中關(guān)于氫在金屬表面的動(dòng)力學(xué)吸附主要包括以下三個(gè)過(guò)程：氫分子的解離吸附，氫原子在金屬表面的擴(kuò)散以及氫分子的在結(jié)合脫附。并對(duì)模型建立過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)對(duì)于模型計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行了比較和分析。應(yīng)用我們提出的模型，我們分別對(duì)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(dòng)力學(xué)吸附特性進(jìn)行了計(jì)算和分析。 模型對(duì)于氫原子表面吸附形貌的計(jì)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(shí)具有一定的規(guī)則結(jié)構(gòu)，而在其他三個(gè)表面上吸附時(shí)，均表現(xiàn)出無(wú)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(jì)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(shí)驗(yàn)符合的較好，同時(shí)也驗(yàn)證的模型的正確性。