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     

HCOOH在电极Pd(110)表面电吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论和周期平板模型相结合方法,对HCOOH分子在Pd(110)表面bridge,bidentate和unidentate三种形态吸附位进行吸附结构、Mulliken布居和振动频率等性质的计算;计算结果表明HCOOH在金属态表面bidentate为最稳定的吸附位,电极表面unidentate为最稳吸附位;HCOOH在电极表面的吸附远大于金属态表面的吸附能,表明电化学反应比普通化学反应容易进行.电极表面吸附的结构和频率分析显示,吸附过程中O—H、C—H键均伸长,v(O—H)键和v(C—H)振动频率均发生明显红移,表明H原子在吸附过程中容易断裂,脱离HCOOH分子.Mulliken电荷布居分析表明在电吸附过程中电子由HCOOH分子向Pd(110)表面进行转移,有利于电催化反应进行.     

TiO2(110)表面负载Ni及共吸附CO的密度泛函研究

采用DFT/B3LYP方法对Ni在TiO2(110)表面的5种可能负载模式及CO的6种吸附模型进行优化,计算了它们的吸附能、振动频率.结果表明,Ni倾向以垂直于O(2f)的形式负载在TiO2(110)表面,CO以C端与2个Ni原子桥连的方式吸附在Ni/TiO2(110)面时有利于C-O键的断裂.通过态密度分析发现,Ni/TiO2(110)体系是由Ni3dyz和3dxz组成的表面态,正是该表面态提高了完整TiO2(110)面对CO催化分解活性.计算结果与实验一致.     

吡啶在Mo-Mo_2C(001)表面吸附的密度泛函理论研究

以量子化学理论为基础,以周期性平板模型为模拟表面,采用GGA/RPBE方法研究了吡啶分子在Mo_2C(001)表面的吸附特性.研究结果表明吡啶分子在Mo-Mo2C(001)表面上存在两种稳定的吸附构型:平行吸附和垂直吸附.其最稳定吸附构型为平行吸附.吸附能、几何结构参数及Mulliken电荷布局分析表明吡啶分子平行吸附情况下其环状结构受到了较大的影响,在后续的加氢过程中更为有利.而在垂直吸附情况下,吡啶分子在吸附前后的形变较小.     

纳米γ-Al2O3自水溶液中吸附除去对苯二酚的特性研究

利用溶胶-凝胶法合成高比表面积纳米氧化铝,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)等手段对所得的纳米氧化铝进行了表征,表明纳米粒子的直径在30～70nm之间.考察了纳米氧化铝材料在静态吸附条件下对对苯二酚自水溶液中吸附除去的净化能力.结果表明:对苯二酚在纳米γ Al2O3上的吸附量较大,吸附是催化氧化吸附;吸附于纳米氧化铝上的对苯二酚可用0.1mol/L盐酸溶液完全解脱,解脱后的纳米氧化铝与原γ Al2O3无明显区别.     

甲醇在Ir(111)表面吸附的密度泛函理论研究

本文采用第一性原理和周期平板模型相结合的方法,对CH3OH分子在Ir(111)表面top,bridge,fcc和hcp位的吸附模型进行了构型优化,对体系的吸附能、O-H键、C-O键和-CH3键等振动频率进行了计算,并对电子态密度(DOS)进行了分析.计算结果表明top位是比较有利的吸附位,但是吸附能较小,吸附后甲醇分子构型未发生较明显的变化.通过对吸附前后甲醇分子振动频率分析,发现甲醇吸附后O-H键比C-O键红移大,说明甲醇解离时O-H键比C-O键活化程度高.通过DOS分析发现甲醇主要是π轨道参与了成键.     

NO在Ir(110)表面吸附和解离反应的泛函密度理论

采用密度泛函理论(DFT)和周期性平板模型,考察NO在Ir(110)表面上的吸附、解离及N2生成机理.计算结果表明:NO以N端向下在顶位吸附为最稳定的吸附方式,其次是短桥位,空位吸附最不稳定;顶位吸附的NO在表面存在2条解离通道:1)直接解离通道;2)由初始态扩散到短桥位,继而发生N—O键断裂生成N原子和O原子,是NO在表面解离的主要通道;解离后的N原子经联短桥位共吸附态发生N—N聚合反应生成N2,在表面共存的O原子促进了N2的生成,与实验结果相符.     

O(3P)与CH2=CHF反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)方法,对O(3P)与CH2=CHF的反应进行了理论研究.在UB3LYP/6-311 G(d,p),UB3LYP/6-31 G(3df,3pd)计算水平上,优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型,并在UQCISD(T)/6-311 G(2df,2pd)水平上计算了单点能量.为了确证过渡态的真实性,在UB3LYP/6-311 G(d,p)水平上进行了内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析,并确定了反应机理,研究结果表明,反应主要产物为CH2CFO和H.     

FIA光度法对纳米γ-Al_2O_3对V(v)的吸附性能研究

利用一套流动的注射分析系统,研究了纳米γ-Al2O3对V(v)的吸附行为,考察了吸附平行时间、p H值、温度等因素对吸附过程的影响.利用固-液相互作用的方法,求取吸附剂(γ-Al2O3)和吸附质(v)相互作用性能.结果表明,纳米γ-Al2O3对V(v)吸附3 min时基本平衡,在p H=4~11范围可被定量吸附.吸附于γ-Al2O3上的V(v)可以用0.2 mol/L K3PO4和1 mol/L H2SO4混合溶液洗脱,只需5 min,反洗率达95%以上.吸附过程符合Langmuir和D-R等温方程,吸附以离子交换为主.具有较好的拟合,相关系数(r)均大于0.977.     

纳米γ-Al_2O_3对Ag(Ⅰ)及其配合物的吸附性能表征

溶胶-凝胶法合成纳米γ-Al2O3,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)等手段对所得的纳米γ-Al2O3进行了表征,表明纳米粒子的直径在10~50 nm.并利用Zetaplus电位仪测定了其等电点为7.65.考察了纳米γ-Al2O3在静态吸附条件下对Ag(Ⅰ)及其配合物的吸附性能.结果表明,在pH值分别为5~6.5,8~9,2.5~9时,对Ag+,Ag(NH3)2+,Ag(S2O3)32-的吸附能力最强,且符合Freundlich吸附方程.吸附于纳米γ-Al2O3上的Ag(Ⅰ)及其配合物离子,可用0.1 mol.L-1HNO3溶液进行解脱,再生后的纳米γ-Al2O3吸附能力基本不变.     

α-Al2O3(0001)表面电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法，在周期边界条件下的k空间中，对最外表面终止层为单层Al的α-Al2O3(0001)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究．通过分析表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化，表明表面能级分裂主要来自于O的2p轨道电子态变化，α-Al2O3(0001)表面明显地表现出O的表面态．通过电子局域函数图，进一步分析了表面成键与表面电子分布特性．     

μη2:η2［Cu2O2］2+和Bis(μoxo)［Cu2O2］2+的密度泛函理论研究

酪氨酸酶是一种能氧化酪氨酸残基为对苯醌的生物活性酶,其活性部位含有双铜核心并参与氧化还原反应.实验证明这两个铜核心易与氧气结合生成两种异构体μη2:η2Cu2O2(Ⅱ)和bis(μ-oxo)Cu2O2(Ⅲ), 且它们具有不同的电子结构和化学性质.用量子化学密度泛函理论对乙(撑)二胺和乙腈配合的μη2:η2Cu2O2(Ⅱ)和bis(μ-oxo)Cu2O2(Ⅲ)进行了理论研究,结果表明该两种异构体能量差别较小,相互转化的势垒较低.μη2:η2Cu2O2(Ⅱ)中的Cu-O主要是离子键,Cu2O2呈“Z"构型     

活性Al_2O_3对水中Ni(Ⅱ)的等温吸附行为研究

研究了Ni2+浓度为72.37-708.79 mg.L-1水溶液中,温度、pH值对活性Al2O3静态吸附Ni(Ⅱ)行为的影响。结果表明,实验条件下,活性Al2O3静态吸附Ni(Ⅱ)的行为符合Langmuir等温吸附方程,吸附热Q为17.1 kJ.mol-1。30℃,pH为6时,Langmuir等温吸附方程为Ce/qe=0.0255Ce+0.0002,饱和吸附量为39.22 mg.g-1。     

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.     

Ir在La_2O_2CO_3(001)表面吸附的理论研究

制氢技术是发展燃料电池的关键技术之一,而目前研究较多且具有良好应用前景的制氢技术是醇类水蒸气重整制氢法制氢.具有高活性、高选择性、高稳定性的催化剂在醇类催化制氢过程中起重大作用.采用密度泛函和周期边界模型对La2O2CO3负载Ir催化剂体系界面作用作了理论研究,计算了Ir在La2O2CO3(001)面上的各个吸附位点的吸附能.计算表明Ir原子在La2O2CO3(001)面上各个吸附位点上均发生化学吸附,其中吸附能最高的吸附位点为桥位平行,其吸附能为-479.863 kJ/mol.进而计算了Ir在Ca掺杂的La2O2CO3(001)面上各位点吸附能,结果表明Ca掺杂后的载体对Ir的吸附能力大大提高,且桥位平行位点依旧为最佳吸附位点,其吸附能达到-676.971 kJ/mol.     

CO吸附在Pd/Pt(111)双金属表面的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了CO在Pd/Pt(111)双金属表面的吸附性质.分别考虑了Pd原子全部取代表层Pt原子以及部分取代表层和次表层Pt原子的情况,分析了CO吸附在双金属不同表面的吸附能、C-O和C-Pt键长及振动频率.结果表明无论是在表层或者次表层加入Pd原子,相比CO吸附在干净Pt(111)表面情况,CO在双金属表面的吸附能几乎没有变化,而键长、频率也未见明显改变.这些吸附特性说明Pt催化剂的抗CO中毒性质主要依赖于最外层的Pt原子,临近的Pd原子可能会对其产生影响,但是未见明显变化.     

Sn(OTf)2催化活化D-A环丙烷的密度泛函研究

用量子化学密度泛函理论对路易斯酸Sn(OTf)2催化活化供电子-吸电子环丙烷的机理进行了量子化学研究.在B3LYP/6-31G计算水平全优化了反应势能面上所有驻点的几何结构,用自洽反应场极化连续介质模型分别在B3LYP/6-31G和B3LYP/6-311G(d,p)计算水平计算了单点溶剂化效应.结果表明,Sn(OTf)2催化活化D-A环丙烷是通过它们的配位作用增大C1-C(2)偶极矩和降低反键轨道σ*(C1-C2)的能量来实现的     

纳米γ-Al2O3的制备研究

利用化学沉淀法制备γ-Al2O3纳米微粒，借助于X射线衍射仪等，对其结构等进行了表征，对其制备过程中的影响因素做了比较详细的分析，结果表明选择适当的反应物浓度、煅烧温度及利用分散剂的表面保护，能有效阻止产物团聚，控制纳米微粒的形状和尺寸．     

基于纳米γ-Al2O3掺杂Eu2O3的催化发光甲醛气体传感器的研究

研究了空气中的甲醛在多种材料表面的催化发光(CTL)现象,发现纳米γ-Al2O3掺杂Eu2O3(γ-Al2O3/Eu2O3)可以作为催化发光材料选择性地测定甲醛气体.在温度383℃,波长425 nm,空气流速为200 mL.min-1的条件下,催化发光强度与甲醛浓度在1 mL.m-3~100 mL.m-3及101 mL.m-3~2 500 mL.m-3内呈良好的线性关系,检出限为0.3 mL.m-3.     

(Th,Pa)O2和(U,Pa)O2的结构与性质的密度泛函研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理,采用广义梯度近似的PBEsol+U方法计算了ThO2﹑PaO2﹑UO2﹑(Th, Pa)O2和(U, Pa)O2的结构、力学、电子和光学性质. 结构优化的结果表明PBEsol+U方法能对锕系氧化物ThO2﹑PaO2和UO2提供较好的晶格参数和力学参量. 计算ThO2﹑PaO2和UO2的晶格参数和带隙与实验值和相关理论值做了比较,且与实验值吻合较好. 同时,(Th, Pa)O2和(U, Pa)O2的晶格参数处于ThO2与UO2之间,同时预测(Th, Pa)O2和(U, Pa)O2的带隙也处于ThO2与UO2的带隙值之间. 电子性质计算表明PaO2和UO2是Mott绝缘体,而ThO2是电荷转移绝缘体,这些是和实验和理论结论是一致的. 而(Th, Pa)O2和(U, Pa)O2在费米能级附近的电子态有显著的自旋极化效应,且导带分别主要是Pa-5f和U-5f电子态占据. 最后,对比分析了这些体系的光学介电函数的实部和虚部以及光学参数.