C2Hx（x=4～6）在Co（111）表面吸附的理论研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种C2Hx(x=4～6)在Co(111)表面的top、hcp、fcc和bridge位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析.结果表明:C2H6和C2H5在Co(111)表面的最稳定吸附位都是bridge位,吸附能分别是-89.39和-243.98 kJ.mol-1,而C2H4在Co(111)表面的最稳定吸附位top的吸附能是-128.22 kJ.mol-1;三物种与金属表面作用都较强,且有电荷转移,属于化学吸附.     

ZnO在Al2O3(0001)表面的吸附与成键

采用基于密度泛函的分子动力学赝势方法, 对ZnO在α-Al₂O₃(0001)表面的吸附进行了理论计算, 研究了ZnO分子在Al₂O₃表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位、表面原子结构变化以及表面化学键特性. 结果表明ZnO在表面吸附后消除了吸附前表面Al-O层的弛豫, 化学结合能为434.3(±38.6)kJ·mol^−1. 吸附后ZnO化学键(0.185±0.01 nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度, Zn在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O的六角对称约30°. 通过吸附前后原子布居数、态密度以及成键电子密度的分析, 表明ZnO的O^2−与表面上的Al³⁺所形成的化学键具有强离子键特征; 而Zn²⁺同基片表面O^2−形成的化学键有明显的共价键成分, 主要来自于Zn 4s与O 2p的杂化, 以及部分Zn 3d与O 2p的杂化.     

N2和O2在δ-Pu(100)表面吸附行为的理论研究

空气中活性气体在钚材料表面的吸附行为是引起钚材料表面腐蚀的重要原因。采用第一性原理方法对空气中N₂和O₂在δ-Pu (100) 表面的吸附行为进行了研究。对所有稳定吸附构型进行Bader电荷分析以及吸附能与结合能分析的结果表明:N₂的最稳定吸附构型为H-S-N6,O₂的最稳定吸附构型为H-P-O4。对这2种吸附构型进行差分电荷密度分析、态密度(DOS) 分析和晶体哈密顿轨道布居数(COHP) 计算的结果表明:N₂和O₂在δ-Pu (100) 表面的吸附均为强化学吸附,且O₂的吸附远远强于N₂。成键本质均为N原子或O原子的2s和2p轨道与表面Pu原子的6p、6d和5f轨道发生重叠杂化作用。研究结果对于N₂和O₂在δ-Pu (100) 表面共吸附行为的研究奠定了良好基础,对揭示钚材料在空气中的表面腐蚀机制有重要意义。     

CHx(x=2~4)在Co(111)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Co(111)表面的top,fcc,hcp和bridge位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析.结果表明：CH4和CH3在Co(111)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能分别是-60.35和-227.61 kJ·mol-1,而CH2在Co(111)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-440.52 kJ·mol-1;三物种与金属表面作用都较强,且有电荷转移,属于化     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.     

CO在（N，Fe）共掺杂锐钛矿TiO2（100）表面吸附的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法PBE＋U,研究了三类（N,Fe）共掺杂锐钛矿相TiO2（100）表面的稳定性及CO在最优掺杂表面的吸附,计算了最优表面不同掺杂位的结合能、吸附能、成键和电子结构．结果表明：CO在清洁TiO2（100）面及（N,Fe）非近邻掺杂表面的吸附较弱,（N,Fe）近邻共掺杂表面的吸附较强．通过吸附能的比较可知,N位吸附的吸附能最低,吸附最稳定,Fe位次之．由态密度可以看出,吸附方式的变化主要源于（N,Fe）表面近邻共掺杂改变了TiO2（100）面电子结构,使吸附位原子与C原子形成新的化学键．     

苯在Ru-Zn/Ru（0001）合金表面上的吸附——密度泛函研究

为了理解苯在Ru-Zn合金催化剂上的部分加氢催化机理,采用密度泛函方法对苯在Ru-Zn/Ru（0001）面上的吸附进行理论研究。计算结果表明,当苯的碳原子或者共轭双键直接位于表面Zn原子的atop位时,其吸附热较Ru（0001）面上的类似吸附状态下降约60%.Zn原子与苯环C原子之间的排斥作用导致苯环的成键轨道与表面Ru原子的价层轨道之间的空间对称性下降,从而不利于苯与合金表面的键合。当吸附位离开Zn原子时,邻近Zn原子对于苯的吸附基本没有影响。     

Si（001）-2×1重构表面吸附锂原子的第一性原理研究

采用六层硅原子超原胞模型,基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）用广义梯度近似（GGA）和有效核势数值基函数组,模拟了锂原子在S i（001）-2×1重构表面上的吸附.模拟中采用三种不同的初始构型,优化计算结果都显示在吸附锂原子后,S i（001）-2×1重构表面的二聚物基本消失,锂原子在新表面的四个硅原子形成的空位上方时体系能量最低.同时还分析了二聚物中两个硅原子的＂亲电子＂性以及费米面附近态密度的变化.     

Fe3O4（001）表面第一性原理计算

通过第一性原理,基于密度泛函理论框架下的全势线性缀加平面波方法,分别对Fe₃O₄（001）表面两个不同的模型A模型（以四面体内的Fe为终端）和B模型（以八面体内的Fe和O为终端）进行研究,首先通过驰豫找到最优的原子位置,然后分别通过对两个不同模型态密度和能带的计算得出A模型自旋向上和自旋向下费米能级附近都有电子占据失去了半金属性,B模型费米能级附近自旋向下有电子占据,而自旋向上费米能级处有个明显的带隙,所以仍然保持半金属性,从能带中可以看出A模型半金属性的破坏是由于其表面态的影响。     

CO吸附于PtRu合金(100)面上的DFT理论研究

采用DFT方法对CO吸附在PtRu(100)表面的吸附行为进行系统性的研究,分析了键参数及电子结构．结果表明Ru的加入确实能削弱CO在合金上的吸附并且活化CO分子．当Ru的含量达50％时,PtRu催化剂抗CO中毒能力最强．另外CO分子在合金表面的吸附还和其吸附位及表面原子排布有关,CO吸附在Pt上较吸附于Ru上更强,吸附位周围分布Ru较分布Pt更促进CO分子的活化．     

H2在Mg(0001)和M(Sc～Zn)/Mg(0001)表面吸附、脱附性能研究

采用密度泛函方法,对H2在Mg(0001)及掺杂一系列的过渡金属的Mg表面的吸附行为进行了研究.结果表明,H2在Mg(0001),Fe,Co,Cu和Zn掺杂的Mg表面只存在物理吸附;在Sc,Ti,V,Cr,Mn和Ni掺杂的Mg表面时物理吸附和化学吸附都存在.H2在M(Sc～Zn)掺杂Mg表面解离的能垒均低于Mg(0001)表面.解离后的H原子易化学吸附在以下3种邻近的空位:Fe掺杂Mg表面的fcc-hcp1位;Ni掺杂Mg表面的hcp-hcp位;其余掺杂Mg表面的fcc-fcc位.计算结果显示,Ti,V,Cr,Mn,Ni掺杂在Mg表面可有效改善H2的吸附与解离性能.     

金红石TiO2(011)表面的理论研究进展

基于密度泛函理论 (DFT) 的第一性原理 (First-principles) 计算方法,就金红石TiO₂(011)表面在理论方面的研究进展做了介绍.首先,通过阐述研究金红石TiO₂(011)表面的必要性和实验在其结构方面的研究进展,介绍了金红石TiO₂(011)表面的电子结构和光学性质,指出并验证了该表面对可见光有较强的响应能力.随后,介绍了金红石TiO₂(011)表面的缺陷和杂质,指出吸附H原子和形成O缺陷后还能显著增强其在红外区的红外吸收.在此基础上,不仅从理论上提供了一些传统实验所无法提及的数据资料,还弥补了相关实验在微观领域研究中的不足.最后,就目前金红石TiO₂(011)表面研究中存在的问题做了展望,指出金红石TiO₂(011)表面各种表面现象的微观本质是未来研究的重点内容.     

利用分子动力学方法研究吸附原子在Re(0001)表面的自扩散行为

利用分子动力学与分析型嵌入原子模型,研究了吸附原子在Re(0001)表面的自扩散行为.本文计算的扩散系数符合Arrhenius关系.扩散激活能与前因子从Arrhenius关系得到.计算的扩散激活能与低温场离子显微镜实验结果吻合,而前因子与一般理论计算结果相符.     

负载型光催化剂对含铬废水的吸附与还原作用研究

研究了竹炭/TiO2光催化剂在紫外光照射下去除Cr(VI)的特性,探索了催化荆用量、Cr(VI)的初始质量浓度、先催化时间、催化剂焙烧温度及溶液酸度对Cr(VI)去除率的影响,确定了竹炭/TiO2光催化剂处理含铬废水的最佳条件.结果表明:反应条件在pH值为0.5,光催化反应时间大于30 min,催化剂的加入量为3 g/800ml时效果最好,建议使用在450℃下进行焙烧2 h的光催化剂,可以采用适当延长反应时间的方法来提高Cr(VI)离子的降解率.     

CO在hcp(0001)和fcc(111)面上吸附的间接相互作用

本文采用格林函数方法,用单电子理论在紧束缚近似下研究了一氧化碳在过渡金属六角密排(0001)面和面心立方(111)面上吸附的间接相互作用。计算中采用复能积分方法避免了由于存在分裂态与共振态给计算带来的困难。计算得到一氧化碳在hcp(0001)面及fcc(111)面上的吸附结构。     

纳米级二氧化钛对水中土霉素的光降解实验研究

采用纳米级二氧化钛作为吸附和光催化降解材料,对水中土霉素进行吸附和光催化降解实验,实验过程中考察了反应时间、pH以及二氧化钛投加量对二氧化钛去除土霉素的影响,并分析并判断反应作用机制.结果表明,二氧化钛去除水中土霉素需在紫外灯光的照射下才能发生降解,比较pH和二氧化钛投加量对结果的影响之后发现,二氧化钛的投加量对去除水...     

CeO2上CO和CO2吸附表面体的红外光谱研究

应用红外光谱技术研究了CO,CO_2等在氧化态和还原态CeO_2上表面吸附体的形成及反应,归属了所观察到的红外吸收带,证实在表面上存在HCO_3~-,HCOO~-,及两种不同键合方式的CO_3~(2-)等表面物种。观察到HCO_3~-有两种存在形式,一种在较高的温度下稳定,一种在较低温度下稳定。在不同温度下HCOO~-、CO_3~(2-)、HCO_3~-三种表面物种之间可相互转化,在氧化态样品上,CO最终氧化生成CO_2气体。     

纳米TiO2的棕榈酸表面改性研究

以亲油改性为目的，选用棕榈酸为改性剂对纳米TiO2进行表面改性，使TiO2表面由亲水疏油性变为亲油疏水性；研究了有机改性的影响因素，并用TEM，IR,Zeta（ξ）电位等多种手段对改性效果进行表征，确定了最佳改性温度和最佳改性时间；结果表明．当改性温度为100℃．改性时间为1．5h时，纳米TiO2的改性效果最好．     

油酸钠在锡石(211)表面吸附的量子化学研究

通过密度泛函理论计算研究了油酸钠在锡石(211)表面上的吸附机理.通过模拟XRD图谱与实测XRD图谱验证了建立的锡石晶胞结构的合理性.收敛性测试结果表明,当锡石(211)表面结构厚度超过5.437×10^-10m,真空层深度大于10×10^-10m时,表面结构趋于稳定.吸附能计算显示H₂O和OH^-可以自发地吸附在(211)表面上,然而OL^-在(211)表面上的吸附能最低,可以取代被吸附的H₂O和OH^-.Mulliken电荷布局计算和差分电子密度分析表明,反应过程中油酸羧基中的两个O原子与锡石表面裸露的Sn原子之间通过化学键形成化学吸附,其中单键O与Sn原子形成的化学键键强更大.