分子态氧在Ag(110)面上的吸附构型、吸附态和吸附能的CM和DAM从头算研究

本文分别用原子簇模型(CM)和浸入吸附原子簇模型(DAM)的从头算方法,研究了分子态氧在Ag(110)面上的化学吸附构型,吸附态和吸附能.以Ag_6O_2为模型体系,对O_2在Ag(110)表面长桥位(LB)化学吸附的研究表明:二个最低能态是~1A_1和~3A_2,它们分别对应在[110]槽位吸附的过氧分子O_2~(2-)和在[001]方向吸附的超氧分子O_2,理论优化的吸附构型和实验测量分析结果非常一致.由于CM方法忽略了金属本体的影响,所得吸附能明显低于实验值(甚至是负值),而DAM方法得到正的吸附能,且相当接近于实验值38.9kJ/mol,其中[110]槽位吸附更为稳定.     

簇模型ZnO(10(1-)0)面上吸附CO2的密度泛函理论研究

采用电荷自洽方法,以嵌入原子簇Zn4O4为模型,使用量子化学的密度泛函理论,研究了二氧化碳在六方ZnO非极化的(101^-0)面的可能吸附态。计算表明,CO2垂直底物表面吸附,氧原子只能与Zn原子配位,并且吸附能为很弱的1．8kJ／mol;吸附质分子平行于底物表面时,得到了5种平衡吸附构型,其中采用C-Zn配位和η^2-O,O二齿配位时,吸附很弱,经BSSE校正后的吸附能在8．8～6．6kJ／mol。采用η^2-C,O方式分别与O和Zn配位时,吸附能为31．1kJ／mol;C原子与表面O配位时计算得到了唯一的一个化学吸附态,吸附能为139．6kJ/mol,与实验结果一致。     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 1: 银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法, 计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质。计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附; 当表面存在吸附氧原子时, 甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH(a)或氢原子H(a)共存时在银表面能够形成化学吸附, 且CH2O(a)极易与O(a)反应生成深度氧化中间体η^2-甲二氧基; 中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附, 在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛。通过计算与实验结果的对照, 我们对反应机理作了初步讨论。     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 1: 银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法, 计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质。计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附; 当表面存在吸附氧原子时, 甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH(a)或氢原子H(a)共存时在银表面能够形成化学吸附, 且CH2O(a)极易与O(a)反应生成深度氧化中间体η^2-甲二氧基; 中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附, 在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛。通过计算与实验结果的对照, 我们对反应机理作了初步讨论。     

氧在银表面上的吸附态的理论研究

本文根据银表面的特点,用CNDO法研究了氧在银表面上可能形成的各种吸附态.结果表明,氧分子以卧式吸附在核间距较大的表面桥位上时,能形成较强的吸附键.此时氧分子的离解趋势较大.分析和计算了氧分子和氧原子在Ag(110)和Ag(111)晶面上的有利吸附位置和取向.比较了两种晶面吸附性能的差别.计算结果与实验的推论相一致.     

Ag+及其配合物在活性炭上吸附行为研究

研究了配位体和氧化改性对活性炭吸附Ag^ 及其配合物的影响以及银在活性炭表面的分布特征。结果表明：(1)活性炭对Ag^ 的吸附非常快,且不受离子强度的影响．但当Ag^ 形成[Ag(NH3)2]^ 和[Ag(S2O3)2]^3-后在活性炭上吸附性能下降,氨水浓度增加对[Ag(NH3)2]^ 的吸附没有影响,而还原性的Na2S2O3浓度增加使[Ag(S2O3)2]^3-的吸附下降。(2)银主要分布在活性炭的外表面,Ag^ 浓度和吸附时间不同将导致银颗粒的分布及粒径也不同,合理控制Ag^ 浓度和吸附时间,就可以在活性炭表面负载纳米金属银．(3)活性炭氧化改性不利于Ag^ 和[Ag(S2O3)2]^3-的吸附,却有利于[Ag(NH3)2]^ 的吸附。     

簇模型ZnO(100)面上吸附CO_2的密度泛函理论研究

采用电荷自洽方法, 以嵌入原子簇Zn4O4为模型, 使用量子化学的密度泛函理论, 研究了二氧化碳在六方ZnO非极化的(1010)面的可能吸附态。计算表明, CO2垂直底物表面吸附, 氧原子只能与Zn原子配位, 并且吸附能为很弱的1.8 kJ/mol;吸附质分子平行于底物表面时, 得到了5种平衡吸附构型, 其中采用CZn配位和η2O, O二齿配位时, 吸附很弱, 经BSSE校正后的吸附能在8.8~6.6 kJ/mol。 采用η2C, O方式分别与O和Zn配位时, 吸附能为31.1 kJ/mol; C原子与表面O配位时计算得到了唯一的一个化学吸附态, 吸附能为139.6 kJ/mol, 与实验结果一致。     

氯原子在Ag低指数面上的吸附位和吸附态

应用原子和表面簇合物相互作用的5参数Morse势方法(简称5-MP)对Cl-Ag低指数表面体系进行了研究, 并获得了全部的临界点特性, 如吸附位、吸附几何、结合能、正则振动等. 计算结果表明: 在Ag(100)面上, Cl原子吸附在四重洞位; 在Ag(111)面上, Cl吸附在三重洞位; 尽管第一与第二周期原子在(110)面上的稳定吸附态大都为赝式三重位和长桥位, 但在Ag(110)面上, 四重洞位是氯原子的稳定吸附态. 理论分析结果和实验推测结果符合得很好. 理论结果给出Cl原子在Ag表面的吸附结合能和表面簇合物的粗糙度有关, 结合能从小到大的顺序为(111)＜(100)＜(110).     

氧在CuCl(111)表面吸附的密度泛函理论研究

运用广义梯度密度泛函理论的PW91方法结合周期平板模型,在DNP基组下研究了氧分子和氧原子在CuCl(111)表面上的吸附.对氧分子在CuCl(111)表面吸附的相关计算和比较发现,覆盖度为0.25单层时的吸附构型为稳定的吸附构型,氧分子倾斜地吸附在CuCl(111)表面的顶位时比较稳定,吸附后O2分子的伸缩振动频率与自由O2分子相比发生了红移.态密度和Mulliken电荷布居分析结果表明,整个吸附体系发生了由Cu原子向O2分子的电荷转移.氧原子在CuCl(111)表面吸附的计算结果表明,氧原子倾向于以穴位(hollow)吸附在CuCl(111)表面,通过Mulliken电荷布居和态密度分析对氧原子在CuCl表面的吸附行为作了进一步探讨.     

氧在银表面吸附的EHMO研究

本文应用EHMO法计算了氧原子、氧分子和若干代表Ag(111)表面上不同位置的银原子簇间的位能曲线或位能面。结果表明:在150～250℃间,Ag(111)表面化学吸附氧时,最可能的吸附位置是叠位,被吸附物的价态为O~-。这种单原子氧是氧分子在叠位发生解离吸附所形成。在Ag(111)表面上,不形成双原子氧吸附,它可能只发生在单个Ag原子(或某些高度分散的载体银或特殊的晶体银,其特性类似单个Ag原子)上,被吸附时的价态为O_2~-。     

过氧杂多阴离子柱撑水滑石的合成、表征及催化性能的研究

通过离子交换法, 将含钛过渡金属离子一、三取代钨硅、钨磷过氧杂多配合物嵌入Zn2Al类水滑石中, 获得了柱撑化合物, 并用XRD, IR, XPS, 元素分析等手段对产物的结构和组成进行了表征。结果表明, 过氧杂多阴离子进入水滑石层间后, 水滑石的层间距从0.92nm增大到1.47nm, 且O2^2^-链没有被破坏。柱撑产物在环己烯氧化反应中显示优良的催化性能。     

NOx分子在[Ag]-AlMOR分子筛中的吸附

采用Dmol3程序中密度泛函理论(DFT)的广义梯度方法GGA/BLYP和DND基组研究了银离子交换的丝光沸石([Ag]-AlMOR)结构及其对NOx分子吸附性能的影响, 获得吸附复合物的平衡几何结构参数、吸附能以及红外振动频率等数据. 结果表明, NOx分子与丝光沸石间的主要作用力为NOx分子中的氮(或氧)原子上的孤对电子和Ag+间的静电作用力. 吸附能数据表明, NOx分子以η1-N模式吸附在[Ag]-AlMOR分子筛中的结构更稳定; 在η1-N模式中, NOx分子吸附作用强度的次序为NO>NO2>N2O. 红外振动频率结果表明, 吸附态NOx分子中N—O和N—N键伸缩振动频率的位移趋势与N—O和N—N 键变化规律基本相一致. 另外, 对[Ag]-AlMOR分子筛的抗硫、抗水及抗氧化性能也进行了研究和分析.     

The adsorption and dissociation of O2 on Cu low-index surfaces

The extended LEPS of O(2)-Cu single crystal plane systems is constructed by means of 5-MP (the 5-parameter Morse potential). Both the adsorption and dissociation of O(2) on Cu low-index surfaces are investigated with extended LEPS in detail. All critical characteristics of the system that we obtain, such as adsorption geometry, binding energy, eigenvalues for vibration, etc., are in good agreement with the experimental results. Our calculated results suggest there are many differences between O(2)-Cu (110) and O(2)-Pd (110) systems. On a Cu (110) surface, O(2) adsorbs in a tilted configuration and there are two lowest energy dissociation channels along the [001] and [10] directions, respectively. We speculate that the adsorption geometry of O(2) on the metal surfaces relates to the lattice constant of metal. Meanwhile, We use the concepts of the molecular dissociation limit and the surface dissociation distance to analyze again the dissociation mechanism of the O(2) on the low-index surfaces.     

固-液界面上的吸附膜

利用Gibbs吸附公式处理了硅胶自四氯化碳和环己烷中吸附脂肪醇、环己醇、苯甲醛、苯甲醚、乙酸丙酯的实验结果,得到吸附膜的表面压(π)和分子面积(A)的关系曲线,这些曲线均可用描述不溶物液态扩张膜的Smith方程描述。文中对所得结果给出了初步的解释。     

甲醇与氧在银钯合金上的吸附和反应

本文运用UPS、超高真空程序升温反应谱(TPRS)研究了氧和甲醇在银钯合金上的吸附和反应。实验结果表明, 合金表面存在两种分别与Ag和Pd原子有关的活性位; 少量钯原子的存在, 一方面提供了甲醇分解反应的活性中心, 另一方面通过与银之间的电子相互作用, 削弱了氧与银的结合, 增强了表面吸附氧的反应活性, 从而改变了甲醇氧化反应的选择性。     

NO_x分子在[Ag]-MAPO-5(M=Si,Ti)分子筛中的吸附

采用密度泛函理论(DFT)研究了银离子交换的硅磷酸铝([Ag]-SAPO-5)和钛磷酸铝([Ag]-TAPO-5)分子筛结构及其对NOx分子的吸附,获得吸附复合物的平衡几何结构参数和吸附能.结果表明,NOx分子以η1-N模式吸附在[Ag]-SAPO-5和[Ag]-TAPO-5分子筛中的结构更稳定,其吸附作用强度的次序为NO2NON2O.[Ag]-SAPO-5和[Ag]-TAPO-5对NO和NO2分子的活化程度要比N2O大.相比[Ag]-AlMOR,[Ag]-SAPO-5和[Ag]-TAPO-5对NOx分子的活化程度较大.还对[Ag]-SAPO-5和[Ag]-TAPO-5分子筛的抗硫、抗水及抗氧化性能进行了研究和分析.另外,通过自然键轨道(NBO)计算,分析了NOx分子与平衡离子Ag+之间的作用机理.     

氢原子在Ni(100), Ni(111)和Ni(110)面上吸附扩散势能面的结构

本文构造了氢-镍相互作用的5参数Morse势, 用经典的对势方法研究氢原子在Ni(100), Ni(111)和Ni(110)面上的吸附和扩散, 得到氢原子在三个表面上的吸附位、吸附几何、结合能及本征振动等数据, 和实验结果符合得很好。同时, 系统地研究了三个体系的吸附扩散势能面结构。     

TiO2(110)面的弛豫结构及吸附O2的密度泛函研究

采用DFT／B3LYP方法研究了TiO2(110)的完整和氧缺陷表面的弛豫构型，并对 O2在氧缺陷表面的三种可能吸附构型进行了优化，计算了它们的吸附能、振动频率 和重叠布居．分析并预测了吸附后可能产生的物种．本文的计算结果与XPS，TPD和 ELS等实验吻合．