Nim（m=1，2）吸附CO的量子化学研究

用密度泛函DFT方法对NiCO，Ni2CO(A)和Ni2CO(B)单配位络合物进行量子化学的计算．对CO在Ni金属催化剂上可能的吸附模式以及C≡O叁键活化的微观机理进行分析．发现CO在镍上有两种吸附方式：立式顶位吸附和卧式吸附；CO的活化程度与吸附方式密切相关，卧式吸附有利于CO活化．     

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.     

Ni修饰多壁碳纳米管材料的制备及表征研究

采用化学还原沉积法将少量镍负载分散到多壁碳纳米管(MWCNT,简写为CNT)上,制得一系列不同Ni载量的x%(质量百分数)Ni/CNT复合材料;利用多种谱学工具(如TEM,SEM、XRD、H2 TPD和CO TPD)对其物化性能进行表征,结果表明,所制得沉积镍颗粒粒径在～10nm量级;H2 TPD和CO TPD测试结果表明,经Ni修饰的CNT比单纯CNT对H2和CO具有更强的吸附活化能力,其所促进的Cu基催化剂对CO加氢成甲醇的催化活性比无CNT促进或单纯CNT促进的同类催化剂均明显提高.     

O2在M2-(M=Au,Ag,Cu,Pt)系列团簇上的吸附行为研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究了O2在M2-(M=Au,Ag,Cu,Pt)系列团簇上的吸附行为,首次确定存在2个O原子与同一个Au作用的吸附方式(记为D2),并讨论了该吸附方式对Au2-催化CO氧化的重要作用.结果表明,相对于研究者所关注的O原子与Au作用的D1吸附方式,D2吸附方式的O2分子活化程度更高,更有利于促进CO氧化.相对D1吸附方式,从D2式出发,CO按Eley-Rideal机理插入形成Au2CO3-的势垒更低,稳定性更高,更有利于CO2脱附.Ag体系的计算结果与Au类似,Cu、Pt体系则明显不同.     

镍催化剂硫中毒的研究

本文研究了CO、H_2S和C_4H_4S在Ni/γ-Al_2O_3上的化学吸附过程。实验证明,用CO在-72℃的化学吸附测定催化剂的金属表面积,是一个可行的方法。CO不吸附在被毒物掩盖的表面上。S复盖度在0.4以下,毒物S对CO在未复盖的镍表面上的吸附没有影响;复盖度超过0.4.随着复盖度增加,S明显地阻碍CO的吸附。10Vpm~(?)H_2S在H_2中的混合气体,在300—500℃下,经过约20小时的化学吸附,形成饱和吸附层,S与表面Ni原子比例为0.53,0.1%(V/V)C_4H_4S在H_2中的混合气体,在20℃经过约20小时的吸附,形成饱和吸附层。表面Ni原子与C_4H_4S分子比例为4.95。噻吩以非解离方式占据着4.95个表面Ni中心。中毒催化剂在600℃,H_2气流下经过约50小时,可以完全再生。     

CO在Pd低指数晶面吸附的DFT分析

采用密度泛函理论(DFT)中B3LYP计算方法对CO在Pd(100)、Pd(110)和Pd(111)3个低指数晶面上的3种不同的吸附模式(顶位吸附、空位吸附和桥位吸附)进行了探讨,从CO在3个晶面吸附的结合能、几何结构、集居数以及净电荷分析得到:CO与Pd面均形成强的σ-π键;CO在3个晶面上均倾向于桥位吸附,在Pd(111)晶面上中毒最深.对CO在3个晶面上吸附的结合能和活化程度进行了比较,发现CO在3个晶面的中毒应按以下顺序减弱:Pd(111)》Pd(100)》Pd(110);空位吸附时的活化程度最高,桥位吸附时的活化程度最低.     

密度泛函理论研究CO、CO+H在Ni(111)表面的吸附

采用密度泛函理论(DFT)研究了CO以及CO+H体系在金属Ni(111)表面的吸附行为.采用二维平板周期性结构模型来模拟金属Ni(111)表面,消除了团簇结构模型不能考虑体系边界效应的影响,更接近于真实金属表面.对CO在Ni(111)表面的吸附过程进行探究,结果表明:CO在不同的表面活性位吸附后C—O键不同程度被削弱;通过对吸附能以及吸附后C—O键长和C—O伸缩振动频率分析,发现顶位(top)、桥位(bridge)、六方密堆积三重穴位(hcp)和面心立方三重穴位(fcc)都以C端靠近表面的垂直吸附为稳定状态,均为非解离吸附,其中fcc与hcp两空穴位吸附性质几乎相同,为CO的最佳活性位.研究CO与氢(H)在Ni(111)表面的吸附过程的结果表明:部分CO通过双基端加H生成中间物种—OCH和—COH,C—O键很大程度被削弱,较不加H吸附时的C—O键更容易在活性位断裂,因而以金属Ni(111)表面做催化剂的情况下H的加入有助于CO的解离.     

氢在Ni(410)台阶面的吸附研究

应用嵌入原子模型(EAM)研究了氢在Ni(410)面的吸附和解离.首先计算单个氢原子在Ni(410)面上的吸附能Ead,吸附键长RH-Ni及吸附高度H0,发现氢在Ni(410)面上有3种相对稳定的吸附位:台面上的赝式四重洞位H1和H2位、台阶底部棱上的LB位和台阶一边棱位B.与低指数面Ni(001)相比,明显增加了台阶棱上的B位以及台阶底部棱上的LB位,相应洞位的吸附性也有增强.说明氢在Ni(410)表面的吸附性受到台阶的影响,从而台阶附近的吸附位增多且吸附性增强;然后计算了H2在Ni(410)表面解离吸附时的活化势垒Ea、吸附能Qad,氢-镍之间键长RH-Ni,构建了解离吸附等势面,计算结果表明台阶处是氢吸附和解离的活跃部位.     

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．     

费托催化剂η-Fe_2C(011)上CO吸附与活化行为

低温Fe基费托催化剂的主要活性相是_η-Fe_2C,CO在该催化剂上的吸附与活化行为是Fe基费托合成反应的重要步骤。为了从原子尺度上研究这一过程,本文基于密度泛函理论计算,在η-Fe_2C(011)完美表面和缺陷表面上对CO的吸附和活化行为进行了系统的对比研究。计算结果表明,CO在完美表面上的最稳定吸附位为与表面Fe结合的Top位,但活化前驱体位于三齿空位。CO直接解离路径因为能垒太高在_η-Fe_2C(011)完美表面上很难发生,而以HCO为中间体的H辅助CO解离路径则更有优势。当_η-Fe_2C(011)表面产生C空缺时,其生成的四齿空位成为CO的最稳定吸附位和活性位。同时,CO的直接解离能垒大幅下降,这导致CO直接解离和以HCO为中间体的H辅助解离路径可能同时发生。