H_2O在Cu(111)表面吸附和解离的第一性原理

为了研究H_2O对锂离子电池负极集流体铜表面的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对H_2O在Cu(111)面的吸附和解离进行了计算。通过Materials Studio软件的Dmol 3模块,计算了相关的几何参数、能垒和态密度等。研究结果表明,H_2O在清洁和预吸附O的Cu(111)表面吸附的最稳定吸附位置都为top位,且H_2O都以分子形态进行吸附。通过态密度分析表明,当H_2O在预吸附O的Cu(111)表面吸附时,O 2p态与Cu 3d态有较强的杂化作用,而在清洁表面则不明显;H_2O在清洁Cu(111)表面解离的能垒为148.54kJ/mol,当在预吸附O原子的Cu(111)表面解离时,能垒明显降低到92.73kJ/mol,表明预吸附O原子能促进H_2O在Cu(111)表面的解离。     

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．     

吸附原子及二聚物在Ag（111）和Cu（111）表面上的扩散和解离研究

采用分子动力学静态计算的方法分别对Ag、Cu和Ag2、Cu2在Ag（111）和Cu（111）表面上的扩散势垒分别进行了计算,探讨同质和异质以及异质中互换衬底和吸附原子的情况下吸附原子或二聚物在表面上的扩散和解离势垒的特点,并与吸附原子或二聚物与衬底的结合能、匹配关系等进行比较,探讨吸附原子和二聚物的扩散势垒与结合能、失配度等的关系．原子间相互作用采用半经验的EAM势．结果表明：对于同一衬底表面来说,不同的吸附原子或二聚物在表面上的扩散势垒似乎和它们与表面的结合能有关;在不同的衬底表面上,单个吸附原子或二聚物的扩散势垒和它们与衬底的匹配关系关联密切．     

N2O在Pt(111)表面的吸附结构

基于密度泛函理论和周期平板模型,通过Nt-T,Nt-T-O-T,Nt-B-O-T,Nt-B-Nc-T和Nt-T-Nc-T五种吸附结构研究了N2O分子在Pt(111)表面的吸附,发现Nt-T位是最稳定的吸附位,且吸附主要是通过末端Nt原子与表面作用.从吸附结构分析了N2O分子在Pt表面可能的解离过程.     

溶氧水在Fe（001）表面吸附的第一性原理研究

为了研究溶解氧含量对Fe基换热表面腐蚀行为的影响机理,根据第一性原理,对O2单分子、H2O单分子和溶氧水体系在Fe基换热表面的吸附进行了研究,采用GGA/PBE,近似计算吸附过程中的吸附能量、态密度及布居数变化。计算结果表明:含氧水溶液中溶液与Fe基表面存在表面吸附,水分子趋向于顶位吸附,氧分子趋向于Griffiths吸附;H2O分子在Fe(001)表面吸附而相互作用时,引起了界面双电层电荷分布的变化,使Fe原子失去电子带正电,导致表面电位发生变化;O2分子在Fe(001)晶面吸附时,促使Fe(001)表面原子失去电子,表面电位增加,O2分子与表面Fe原子易于发生电子转移,其中O原子的2p轨道对于O2分子在Fe(001)晶面的吸附起主要作用;随着溶氧水体系中O2分子所占比例的增大,吸附能的绝对值也随之增加,Fe基换热表面相互作用更强。研究探明了不同溶氧量对Fe基换热表面腐蚀的影响规律,为实验研究金属基体腐蚀机理提供了理论参考。     

金属Al、Cu钝化机理电子理论研究

通过计算机编程建立水吸附Al和Cu的模型,利用实空间的Recussion方法分别计算了Al和Cu被H2O吸附前后系统的状态密度和能量变化,及表面金属原子与其近邻原子间的键级积分,并将两个计算结果进行比较.从结果中分析,金属原子的电子转移到H2O分子的O原子上.水吸附金属表面后,状态密度有所下降,次表面原子几乎不受影响,系统总能降低,系统变稳定.H2O使金属表面化学活性降低,并从键级积分计算结果中讨论了Al和Cu钝化膜的形成机理:水通过氧与金属表面原子成键后,表面金属原子与次表面原子作用增强,水中氧和氢原子相互作用改变的不同导致形成不同的钝化膜.     

O和CO吸附对NixCu1-x(100)表面偏析的影响

应用计算机编程构造出了存在和不存在表面偏析的无序二元合金NixCu1-x(x=0.4)(100)表面的原子集团模型,然后按覆盖度θ=0.5,构造出了O和CO吸附后的原子集团模型,应用Recursion方法计算了O和CO在NixCu1-x无序二元合金(100)表面吸附的总结构能及Ni、Cu原子在表面的环境敏感镶嵌能.由此得出:1)O吸附在NixCu1-x(x=0.4)(100)表面比CO吸附在该表面更稳定;2)O和CO的吸附抑制了Cu在表面富集,且这种作用主要表现在表面一层.     

NOx在Cu-ZSM-5分子筛上吸附的DFT研究

应用量子化学的密度泛函理论(DFT),研究了NOx(NO,N2O)分子在Cu-ZSM—5改性分子筛上的吸附。计算采用7T簇模型和B3LYP/6-31G(d,p)方法,得到了Cu-ZSM—5分子筛吸附NOx分子的吸附能和红外光谱。计算结果表明,NO和N2O分子均以η1-N模式吸附于Cu-ZSM—5分子筛上;以上两种分子在Cu-ZSM—5分子筛上吸附时,Cu离子优先吸附NO分子;N2O以η1-N模式吸附时有利于N-O键的断裂。     

Mn在Si(100)表面化学吸附电子结构的研究

用TB－LMTO方法研究单层Mn原子在理想的Si(100)表面的化学吸附，计算了Mn原子在不同位置的吸附能。结果表明，Mn原在C位（四重位）吸附量稳定，在Mn/Si(100)界面存在Mn,Si混合层。同时对电子转移情况和层投影态密度进行了研究。     

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.     

TiN缓冲层厚度对立方AlN薄膜显微组织结构的影响

为了提高亚稳立方Al N薄膜的外延质量,采用激光分子束外延法,以Ti N为缓冲层在Si(100)衬底上制备立方Al N薄膜,主要研究了Ti N缓冲层厚度对立方Al N薄膜结晶质量和表面形貌的影响。结果表明,以Ti N为缓冲层可制备出高取向度的立方Al N薄膜,当缓冲层沉积时间为30 min时,立方Al N薄膜的结晶质量最好,表面最平整。     

铜镀层对IC引线框架表面抗氧化失效的作用

研究了在铜合金表面电镀纯铜层保护膜对铜合金引线框架氧化失效的影响.研究发现,电镀纯铜层后,纯铜层氧化速率较高,氧化膜较厚,然而,由于纯铜层的阻挡作用,可以使氧化只发生在纯铜层上,减少CuO的生成.当铜合金表面的电镀纯铜层厚度超过一个临界值,表面电镀纯铜处理可以明显改善材料的耐氧化剥离性.表面电镀前的铜合金氧化膜结构为CuO/Cu2O/Cu.电镀纯铜层后,氧化膜结构变为Cu2O/Cu,当氧化膜主要由Cu2O构成时,氧化膜结合强度较高.     

丁基钠黄药浮选斑铜矿的吸附热力学和动力学研究

研究了斑铜矿的浮选行为，并通过吸附量测试、红外光谱、吸附动力学及热力学计算研究丁基钠黄药(简称NaBX)在斑铜矿表面的吸附机理.斑铜矿在pH为5~9时可浮性较好，药剂在矿物表面的吸附属Freundlich模型的多分子层吸附;当 pH 为12时可浮性差，属于Lamgmuir模型的单分层吸附.NaBX在矿物表面吸附符合二阶动力学方程，是自发进行的化学吸附过程，通过热力学计算得出pH 为9时的吸附反应比pH为12时更容易发生.红外光谱测试表明，当pH为5~9时NaBX在斑铜矿表面的吸附产物为Cu(BX)₂，Fe(BX)₃和(BX)₂，而当pH为12时的吸附产物为Cu(BX)₂.     

新型双核铜配合物Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4的合成及结构

新制备的Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4加入到溶有2-甲基苯甲酸、吡啶的C2H5OH／H2O（1：1,v／v）混合溶剂中反应,得到新的双核铜配合物Cu2（C5H5N）2（C8H7O2）4晶体,结构经x-衍射法表征．晶体结构中,四个苯甲酸离子羧基八个O原子经syn—syn式桥连二个Cu原子成灯笼状,在轴向分别由二个吡啶分子N配位而形成四方锥形几何结构．分子间沿（010）方向,形成折叠假性的六边形紧密堆积结构．配合物CCDC号：856726．     

CO、N_2O和NH_3在(Cu,N)/TiO_2(001)表面吸附的第一性原理研究

基于(Cu,N)共掺杂Ti O2(001)表面最稳定结构,采用第一性原理计算了有毒气体CO、NO和NH3在上述表面不同原子位的吸附,通过吸附能的比较得出了最佳吸附位置及吸附结构;通过对吸附后原子态密度的计算,分析了气体的最佳化学吸附的物理机制。最后,文章还将计算结果与其在其它表面状态下的前人结果进行了对比。     

Cu（110）表面结构的透射电镜原位观察

用高分辨透射电子显微镜中的电子束对Cu（110）表面进行连续照射,随着电子束辐照时间的增加,Cu（110)表面形貌和结构不断变化,当辐射时间足够长,样品足够薄时,高分辨电子显微术观察像中可以观察到一些条状衬度,我们认为,这些条状衬度是由Cu(110）表面化学吸附O形成Cu-O链的结果。     

水在石墨面上吸附的理论研究

用量子化学从头计算方法对水在石墨（０００１）面上不同吸附位的吸附进行了研究．在计算中,分别用原子簇Ｃ１３Ｈ９、Ｃ１６Ｈ１０、Ｃ１２Ｈ１２模拟石墨表面,在６－３１Ｇ水平上计算了水在表面顶位、桥位及洞位上的吸附能量．研究表明：水在石墨面上的吸附很弱,且在不同吸附位的吸附能量近似相等,说明了对吸附位无选择性,属于物理吸附;在中性或带负电荷的石墨表面,当水分子中的氢端靠近表面时,体系存在一能量最低点,而在带正电荷的表面,当氧原子靠近表面时,存在稳定的吸附点;无论正负,表面所带电荷均增强了水分子与表面的相互作用．     

C2分子在有缺陷和无缺陷两种不同金刚石表面吸附的计算机模拟比较

本文用分子动力学方法在原子层次模拟研究了（不同入射能量的）Q分子在金刚石（001）-（2×1）表面的吸附过程,重点讨论了无缺陷衬底和缺陷衬底上多个对应位置对Q分子的吸附过程,并作出比较,结果表明,有缺陷底靶对Q分子的吸附效果要好于无缺陷底靶对Q分子的吸附效果．     

减弱CO在Pd金属表面吸附的方案

对Pd原子采用相对论有效原子实势（RECP/SDD）,C、O原子采用6-311＋＋G^＊＊基函数,利用B3LYP方法计算了PdCO分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Pd与CO反应的两种可能产物Pd-CO（s）和Pd-OC（s）的ΔH^Θ、ΔS^Θ、ΔG^Θ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系,证实CO吸附以C端接近Pd.比较Pd-CO（s）、PdH2（s）和PdN2（s）的Gibbs自由能ΔG^Θ,可得到在常压及298.15-898.15K温度条件下,吸附平衡压力pCOKp（H2）〉Kp（N2）,由此证实CO较易被金属Pd表面吸附.为了减弱钯合金膜对CO的吸附,提出加外电场改变CO分子的排列方向使O原子接近膜表面的方案.     

O_2在Pd_2@Au/Pd(100)表面上分解机理研究

采用密度泛函理论,在slab模型下,研究了O2分子在Pd2@Au/Pd(100)表面上的吸附与分解.结果表明:O2分子优先吸附于Pd-Pd桥位,O-O键轴平行于表面.O2分子通过其3σg和1πu轨道向表面转移电荷,又通过其1πg轨道接受来自表面的电子,净的结果是每个O原子得到了0.22e.合金表面暴露出来的Pd二聚体团簇为催化分解O2的活性中心.O2分子在Pd2@Au/Pd(100)表面上分解时,首先需要在扩散中断裂O-O键,然后经过一系列O原子的扩散过程,达到稳定的产物结构.