H2分子在Li3N(100)表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了H₂分子在两种Li₃N(100)晶面的表面吸附情况. 通过研究Li₃N(100)/H₂体系的吸附位置、吸附能和电子结构, 发现H₂分子在Li₃N(100)晶面主要是化学吸附, 但也可以发生物理吸附. 在表面终止原子为Li和N的Li₃N(100)表面, 吸附的最稳定结构中H₂分子被解离, 最终H原子分别趋于两个N原子的顶位, 形成两个NH基, 吸附能为5.157 eV, 属于强化学吸附|此时H₂分子与Li₃N(100)表面的相互作用主要源于H1s轨道与Li₃N表层N原子的2s, 2p轨道重叠杂化的贡献, 且N-H键为共价键. 在表面终止原子为Li的Li₃N(100)表面, 吸附的最稳定结构中H₂分子也被解离, H原子趋于穴位, 吸附能为2.464 eV, 也属于强化学吸附|此时Li和Ｈ之间为较强的离子键相互作用.     

氢原子在Ru(0001)和Ru(100)面上吸附扩散势能面的结构

本文构造了H—Ru相互作用的五参数Morse势,用经典的对势方法研究了氢原子在Ru(0001)和RU(1010)面上的吸附和扩散,得到了氢原子在两个表面上的吸附位、吸附几何、结合能及本征振动等数据与实验结果符合得很好;同时研究了两个体系的吸附扩散势能面结构.     

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。     

用动力学Lie代数方法研究H2在Ni(100)面离解吸附量子动力学

用动力学Lie代数方法处理H2 在一个光滑金属表面上离解吸附量子动力学 .用一个修正LEPS势能面描述H2 与Ni( 1 0 0 )表面相互作用 ,得到了H2 初态确定的离解几率的初始动能和时间依赖的解析表示 ,并与实验和其他理论计算做了比较 .这个方法能有效地用于描述表面反应散射动力学 .     

氢原子在金属锂表面台阶附近吸附和表面扩散行为的ab initio研究

取Li7H和Li9H两个原子簇模拟氢原子与含台阶的金属锂表面的相互作用, 以小基组用ab initip方法计算了体系的吸附和表面扩散势能面(或势能曲线)。结果表明: (1)对Li7H体系, 台阶面附近沿垂直边棱方向存在三种不同的桥位吸附位, 最稳定的吸附位在上台面接近台阶边棱处, 台阶面显著地改变了表面扩散活化能, 台阶边棱处有一个较高的势垒。于是, 迁移原子将会在台阶边棱处受到反射, 并可被捕获于台阶面上及其附近。由势能面确定了最低能量表面扩散途径。(2)对Li9H体系, 在Li7H原子簇基础上增加次表面层两个锂原子后, 表面扩散活化能略有减小, 氢原子在上台面的桥位吸附更趋稳定, 各吸附位相对稳定性及势垒内何位置几无改变, 这些结果显示了台阶面对氢原子的化学吸附和表面扩散发生扰动, 台阶边棱对表面扩散起着重要作用。     

CO在Ni(100)面吸附模式的研究

本文首次将McGreery的推广LEPS法用于异核双原子分子的吸附势能面.设CO在Ni面上的吸附位置有3种(图1).取Sato参数为0.5,所得典型的势能面示于图2、图3.当C—O键平行于表面并接近Ni面上的3种吸附位置时,各势能面均与图2类似,先进入一势阱,然后越过势垒进入第二势阱.发生解离型C及O的原子吸附时,共有4种模式.各势能面上表征吸附的参数列于表1,吸附模式见图1.在4种吸附模式中最稳定的是C模式,即对角相邻5CN上的解离双原子吸附,R_(c-o)=6.65a.u.,它是R_(c-o)(平衡)=2.17a.u.的三倍多.当CO键与表面垂直且接近Ni面上3种吸附位置时所得势     

氢原子在Ru(0001)和Ru(1010)面上吸附扩散势能面的结构

本文构造了H-Ru相互作用的五参数Morse势,用经典的对势方法研究了氢原子在Ru(0001)和Ru(1010)面上的吸附和扩散,得到了氢原子在两个表面上的吸附位、吸附几何、结合能及本征振动等数据与实验结果符合得很好;同时研究了两个体系的吸附扩散势能面结构。     

H在Mg(0001)表面吸附、解离和扩散的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法, 同时结合Nudged Elastic Band方法, 系统研究了H2分子和H原子在Mg(0001)表面的吸附过程. 给出了H2分子的解离路径和势垒, 结果表明H2分子的吸附过程中仅存在物理吸附; 在给出H原子在Mg(0001)表面的吸附势能面的基础上, 进一步研究了H原子在Mg(0001)表面及体内的扩散过程. 计算发现, Mg(0001) slab存在表面效应, 且对H原子的表面扩散影响较明显. 在此基础上, 通过比较解离、扩散和放氢环节的激活能数据, 为H2分子的解离和氢化物的放氢过程是速控步骤这一结论提供了理论支持.     

Pd(510)台阶面对氢分子解离吸附的影响

本文应用对势方法构造了Ｈ２－Ｐｄ（１００）和Ｈ２－Ｐｄ（５１０）体系相互作用的ＬＥＰＳ势能面．考察了氢分子在Ｐｄ（１００）面上的非活化前驱态解离吸附特性，理论结果和实验符合得很好．对氢分子在Ｐｄ（５１０）台阶面上的解离吸附行为的研究表明，由于台阶的影响，在台阶下形成了非活化直接解离通道，在台阶上及台阶边棱处，主要存在非活化前驱态解离通道；在台阶面上发现了氢分子的活化吸附．     

三维含时量子散射研究H+ClH体系

用三维含时量子散射理论模拟了H+GlH体系在BW2,mBW2,G3势能面上的动力学行为.其计算结果表明,振动量子态对反应几率影响很大;势能面的地形对转动量子态如何影响反应几率起重要作用;反应几率表现出"黄金规则".此外,BW2,mBW2势能面上的反应几率几乎相同,而G3势能面上的反应几率较前者低,大概由于G3的势垒高的缘故.     

Li_2H分子电子基态的从头算势能面及其振动激发态

用ab initio MRSDCI/6-311G(2 df,2 Pd)方法研究了Li_2H分子电子基态的势能面,计算了285个几何构型点的势能值,并采用Simons-Parr-Finlan展开式对这些势能值进行了拟合,得到均方差X~2等于4.64×10~(-6)(hartree~2).Li_2H分子电子基态的平衡几何构型为R_e=0.172nm,相似文献   

三维含时量子散射研究H + CIH体系

用三维含时量子散射理论模拟了H+CIH体系在BW2,mBW2,G3势能面上的动力学行为,其计算结果表明,振动量子态对反应几率影响很大;势能面的地形对转动量子态如何影响反应几率起重要作用;反应几率表现出“黄金规则”,此外,BW2,mBW2势能面上的反应几率几乎相同,而G3势能面上的反应几率较前者低,大概由于G3的势垒高的缘故。     

Ni(115)台阶面对氢表面微观动力学行为的影响

用５参数Ｍｏｒｓｅ势模拟氢－镍表面体系相互作用势，考察了氢原子在Ｎｉ（１１５）台面上吸附扩散行为。同时构造了氢分子与Ｎｉ（１００）和Ｎｉ（１１５）台阶面 相互作用推广的ＬＥＰＳ势面面，考察了氢分子解离化学吸附的微观动力学性质。     

H吸附诱发ZnO(10■0)表面的金属化

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波赝势和周期性边界条件的超晶胞模型,用第一原理方法计算并分析了H在ZnO(10■0)面上的吸附能、态密度和能带结构.结果表明:1)H单原子吸附时,H在ZnO(10■0)面上的吸附(用ZnO(10■0)-H表示)只形成OH原子团,没有ZnH出现;面上剩余的Zn悬挂键导致此面显示出很强的金属性.DOS和能带分析显示导带(CB)底的Zn4s态得到电子,向下移动导致价带导带在禁带中出现交叠,呈现明显金属化.2)双H在ZnO(10■0)面上的吸附用ZnO(10■0)-2H表示,在ZnO(10■0)-2H吸附面上,2H分别吸附在O、Zn上,饱和了面上的两个悬挂键,DOS和能带分析显示ZnO(10■0)-2H吸附面与清洁ZnO(10■0)面大致相同,均为绝缘面.     

Pd6簇与H2分子相互作用的密度泛函理论研究

通过相对论有效核势密度泛函理论计算,优化了Pd6(H)2和Pd6(H)4等簇的平衡几何结构,预测了氢分子在Pd6簇表面上的吸附行为与活化解离性质.计算结果表明,单态的Pd6簇可以活化两个氢分子;第一个H2和第二个H2吸附解离过程速率决定步骤的能垒分别是66.4和24.5kJ/mol、在形成的分子氢配合物Pd6(H2)和Pd（H)2H2中,H2主要作为给电子配体.在最稳定的二氢簇合物Pd6(H)2中,H倾向与3个Pd相互作用,形成面位氢的多核成键吸附方式.     

H吸附诱发ZnO(10-10)表面的金属化

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波赝势和周期性边界条件的超晶胞模型, 用第一原理方法计算并分析了H在ZnO(10-10)面上的吸附能、态密度和能带结构. 结果表明: 1) H单原子吸附时, H在ZnO(10-10)面上的吸附(用ZnO(10-10)-H表示)只形成OH原子团, 没有ZnH出现; 面上剩余的Zn悬挂键导致此面显示出很强的金属性. DOS和能带分析显示导带(CB)底的Zn 4s态得到电子, 向下移动导致价带导带在禁带中出现交叠, 呈现明显金属化. 2) 双H在ZnO(10-10)面上的吸附用ZnO(10-10)-2H表示, 在ZnO(10-10)-2H吸附面上, 2H分别吸附在O、Zn上, 饱和了面上的两个悬挂键, DOS和能带分析显示ZnO(10-10)-2H吸附面与清洁ZnO(10-10)面大致相同, 均为绝缘面.     

H原子在Ru(111)台阶面上的吸附位和吸附态

利用原子和表面簇合物相互作用的五参数 Morse势方法 (简称 5 -MP)研究了 H-Ru( 1 1 2 1 )台阶面吸附体系 ,并利用推广的 LEPS方法研究了 2 H-Ru( 1 1 2 1 )体系 ,探讨了表面吸附态之间的相互作用 .研究结果表明 ,H原子在开放的 Ru( 1 1 2 1 )台阶面表面上的晶胞存在 4种不等价的表面三重吸附态 .还存在两类与表面有直接扩散通道的内层吸附态 .理论分析表明 ,TDS实验出现的 α态是与内层吸附态有强相互作用的强排斥表面吸附态 ,β态为弱排斥表面吸附态 ,而 γ态为与内层吸附态无相互作用的表面吸附态 .实验上将 α态归属为四重吸附态的推测没有获得理论结果的支持 .     

H_2和D_2离解吸附量子动力学——含时波包法

用含时量子波包法研究了H2 和D2 在光滑静止表面离解吸附动力学 ,用一个修正LEPS型势能面描述H2 /Ni( 1 0 0 )体系分子与表面相互作用 .计算了不同初始振转态的三维离解几率及其动能依赖 .结果表明 :若分子转动态满足 j+m =奇数 ,低能分子离解是对称性禁阻的 .分子转动取向效应表明分子在平面内转动 (m=j)比在平面外转动 (m=0 )更有利于离解 .我们用量子力学的零点能、势垒穿透和反射效应合理地解释了振动激发增进离解以及H2 比D2 有更高离解几率的结果     

准经典轨线研究Li+HF(v=0,j=O)→LiF+H反应动力学

基于Aguado等人拟合的APW势能面(PES),运用准经典轨线(QCT)方法,对反应Li+HF(v=0,j=0)→LiF+H的动力学性质进行了计算.主要研究了不同碰撞能条件下的反应截面、转动取向、产物散射角分布和竞争反应模式等.结果表明,该反应存在直接提取型和间接插入型两种反应模式,在低能量下反应以间接插入反应模式为主,能量大于200 meV时则以直接提取反应为主.     

H_2在Ni(100)面吸附及重组脱附的经典轨迹研究

本文用Monte—Carlo法随机抽取符合热力学分布的边界条件及广义LEPS势,求解哈密顿运动方程,得到H_2/Ni(100)面吸咐及重组脱附的经(?)轨迹一万一千余条,考察并阐明H_2分子的平动、转动及振动能态、分子入射角对吸咐的影响。并在3.5cv时研究了表面H原子重组成分子脱附及原子脱附。本文还求得了在纯净Ni表面上H_2的初始吸附率为0.056,与实验值0.好符合,表明符合热力学分布的随饥抽样模拟的经典轨迹法是研究气体在固体表面吸附动态学的有效方法。