甲基和羟基在Ir(111)表面吸附的密度泛函理论研究

在超原胞近似和slab模型基础上,采用周期性密度泛函理论,在0.11覆盖度(ML)下,对甲基与羟基在Ir(111)表面的吸附进行了研究,得到了甲基和羟基在Ir(111)表面不同吸附位置的吸附能和吸附构型,计算了它们的振动频率,同时分析了甲基和羟基共吸附于Ir(111)表面的情况.结果表明,甲基和羟基在Ir(111)表面的最稳定吸附位置都是top位,甲基是碳端向下吸附,羟基是通过氧端向下倾斜吸附.通过频率分析发现吸附后CH3中C-H键的对称伸缩振动、反对称伸缩振动以及剪切振动频率均发生了红移,而羟基中的O-H键的振动频率发生蓝移现象.通过计算对比发现甲醇分解为甲基和羟基过程是一个放热反应,从热力学角度来说该反应是可行的.     

NH_x(x=1～3)在金属Ir表面吸附与解离的第一性原理研究

采用密度泛函理论,在slab模型下,研究了NH_x(x=1~3)在Ir(100)、Ir(111)和Ir(110)表面上的最稳定吸附位置、几何构型以及逐步脱氢分解过程,计算了相应的吸附能和活化能.计算结果表明,在Ir(100)、Ir(111)面上,NH_3是以C_3轴垂直吸附在顶位,在Ir(110)上,NH_3是以N-Ir键与表面成68.6°吸附在顶位,且吸附能依赖于表面的结构而不同,相比而言,NH_3更容易吸附在开放表面Ir(100)、Ir(110)面上,说明NH_3在这些表面的吸附具有结构敏感性.NH_(x(x=1~3))的分解,在Ir(100),NH_3的吸附与分解存在竞争,在Ir(110)面NH_3最容易分解,在Ir(111)面NH_3是分子性吸附,不能分解.NH_2、NH在三个表面均能够分解,在Ir(110)面活化能均较高.     

甲氧基在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,对甲氧基在Ir(111)表面top, bridge, fcc和hcp位的吸附模型进行了构型优化、能量计算、Mulliken电荷布居分析以及差分电荷密度计算。结果表明,甲氧基通过氧原子与金属表面相互作用时,垂直吸附在fcc位是最有利的吸附构型,吸附能为2.26 eV,此时电子从金属表面向甲氧基转移。吸附过程中C-O键振动频率发生红移,表明在该表面C-O键容易被活化。结合差分电荷密度分析表明,吸附时CH3O中氧的2p原子轨道和铱的dz2原子轨道相互作用形成σ键。     

甲氧基在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,对甲氧基在Ir(111)表面top,bridge,fcc和hcp位的吸附模型进行了构型优化、能量计算、Mulliken电荷布居分析以及差分电荷密度计算.结果表明,甲氧基通过氧原子与金属表面相互作用时,垂直吸附在fcc位是最有利的吸附构型,吸附能为2.26eV,此时电子从金属表面向甲氧基转移.吸附过程中C-O键振动频率发生红移,表明在该表面C-O键容易被活化.结合差分电荷密度分析表明,吸附时CH3O中氧的2p原子轨道和铱的dz2原子轨道相互作用形成σ键.     

Ir/Al_2O_3催化剂的表面及其吸附性质的红外研究

用红外光谱法表征了Ir/Al_2O_3催化剂的表面性质。发现该催化剂在200—400℃通H_2还原后表面有Ir—H键存在。并用D_2交换法归属了～2030cm~(-1)的强吸收峰属Ir—H键伸缩振动。经适当条件下抽空后,在2080、2020、1980和1980cm~(-1)附近可观察到四个分辨很好的吸收峰,表明H_2吸附时有四种不同的吸附物种。NH_3吸附时,在2300—1900cm~(-1)间也出现四个吸附峰,分别在2230、2170、2080和1980cm~(-1)附近。此外还用吡啶作为分子探针考察了该催化剂的表面酸性。     

Adsorption of H2O, OH, and O on CuCl(111) Surface: A Density Functional Theory Study

运用广义梯度密度泛函理论(GGA)的PW91方法结合周期平板模型研究了H2O在CuCl (111)表面上的吸附及分解. 通过构型优化参数的计算和比较发现：对于O和OH,三重穴位吸附较为稳定,吸附能分别为309.5和416.5 kJ/mol;水分子与预吸附氧的表面作用时分解成为OH,并放热180.1 kJ/mol. 同时对于吸附前后的吸附O与表面Cu的伸缩振动频率、态密度以及吸附质与底物的电荷转移情况进行了计算和分析,并给出了可能的分解反应机理.     

CH2和CH3自由基吸附在Cun (n=1-6)团簇上C-H对称振动模式的软化

利用密度泛函理论中杂化泛函理论方法计算了CH₂和CH₃自由基吸附在Cu_n(n=1～6)团簇上时C?H对称伸缩振动模式的软化性质,结果表明,CH₂在Cun团簇上的吸附要比CH₃的吸附强. 计算得到的C-H键的振动频率与实验上测量的这两个自由基吸附在Cu(111)表面的结果符合得很好,随着团簇尺寸的增加,C-H对称伸缩振动频率的软化(红移)越来越大.     

Al吸附在Pt,Ir和Au的(111)面的低覆盖度研究

应用密度泛函理论,系统研究了Al原子在Pt(111),Ir(111)和Au(111)表面的桥位、顶位、三重面心立方(fcc)洞位和六角密排(hcp)洞位这四个典型位置的吸附情况. 主要计算了三吸附体系的几何结构、平均结合能和差分电荷密度,并系统讨论了相关原子的密立根电荷布居数和投影态密度.研究发现,对于Pt(111)和Ir(111)表面,Al原子在hcp洞位最稳定,但是对于Au(111)表面,Al原子在fcc洞位最稳定. 关键词： 吸附 密度泛函理论 结合能 电子结构     

NO在Pt（111）表面的振动和离解

基于密度泛函理论和周期平板模型研究了NO在Pt（111）表面的吸附,通过扫描隧道显微镜（STM）的理论计算分析了吸附的结构特征．计算得到的Pt-NO伸缩振动（圪）频率基本保持不变,受阻平动（v3,v4）和受阻转动（us,v6）完全是简并的．采用CI-NEB方法讨论了NO在Pt（111）表面的离解过程,研究结果表明NO在Pt（111）表面的离解比较困难,必须克服2．29eV的能垒．     

水在金属表面的氢键网络结构振动谱研究

用从头计算分子动力学模拟方法研究了水在Pt(111)表面上的吸附。总能优化和振动谱分析都表明，在这个表面上水以有序的分子态双层结构存在。这一结论和最近对水在Ru(0001)表面上吸附的计算结果相悖，但和已有的实验相符。此外，文章作者首次确定双层结构中存在两种不同的氢键形式。这两种氢键可以通过0H伸缩振动模的振动谱得到直接证实。     

Ar adsorptions on Al (111) and Ir (111) surfaces: a first-principles study

We investigate the adsorptions of Ar on Al (111) and Ir (111) surfaces at the four high symmetry sites, i.e., top, bridge, fcc- and hcp-hollow sites at the coverage of 0.25 monolayer (ML) using the density functional theory within the generalized gradient approximation of Perdew, Burke and Ernzerhof functions. The geometric structures, the binding energies, the electronic properties of argon atoms adsorbed on Al (111) and Ir (111) surfaces, the difference in electron density between on the Al (111) surface and on the Ir (111) surface and the total density of states are calculated. Our studies indicate that the most stable adsorption site of Ar on the Al (111) surface is found to be the fcc-hollow site for the (2 × 2) structure. The corresponding binding energy of an argon atom at this site is 0.538 eV/Ar atom at a coverage of 0.25 ML. For the Ar adsorption on Ir (111) surface at the same coverage, the most favourable site is the hcp-hollow site, with a corresponding binding energy of 0.493 eV. The total density of states (TDOS) is analysed for Ar adsorption on Al (111) surface and it is concluded that the adsorption behaviour is dominated by the interaction between 3s, 3p orbits of Ar atom and the 3p orbit of the base Al metal and the formation of sp hybrid orbital. For Ar adsorption on Ir (111) surface, the conclusion is that the main interaction in the process of Ar adsorption on Ir (111) surface comes from the 3s and 3p orbits of argon atom and 5d orbit of Ir atom.     

Adsorption Behavior of CH2 and CH3 on Metal Clusters Cun (n=1-6)

利用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(PW91)和杂化泛函(B3LYP)两种理论方法,计算了小分子CH2和CH3在Cun(n=1～6)团簇上的吸附能、电荷布局和振动等吸附性质. 结果表明,B3LYP方法得到的CH2和CH3吸附在Cun团簇上的结果更好一些;CH2在Cun团簇上的吸附要比CH3的吸附强. 吸附过程中也发生电荷从金属Cun团簇上转移到CH2和CH3上的现象. 计算得到的C-H键的振动频率与实验上测量的这两个分子吸附在Cu(111)表面的结果符合得很好     

N_2在单原子催化剂Ir/MoS_2表面上吸附的第一性原理研究

利用密度泛函理论,在slab模型下,研究N_2在单原子催化剂Ir_1/MoS_2上的吸附行为,结果表明,N_2的优势吸附位为Ir原子的顶位,构型为垂直向下,吸附能达到1.57 eV,是化学吸附.电子结构说明主要是吸附N原子的2Pz轨道在Z方向上与Ir的5d_z~2、5d_(xz)、5d_(yz)、6P_z混合得以使N_2稳定吸附在Ir原子上.     

原子分子在Ni(100)表面吸附的第一性原理研究

本文采用密度泛函理论,结合周期性平板模型,通过对原子H、N、O、S和C,分子CO、N2、NH3、NO,以及自由基CH3、CH、CH2、OH在Ni(100)表面吸附的研究,比较了它们的吸附能,稳定吸附位点,吸附结构及扩散能垒等信息.这些吸附质与表面结合能力从小到大依次是N2NH3COCH3NOHOHCH2CNSONCHC.在所有的原子中,O原子倾向于吸附在桥位,而其余的原子则倾向于吸附在空位.除N2之外的分子吸附物(CO、NO、NH3),最佳吸附位点均为四重空位,而N2的最稳定吸附位置为顶位.对于自由基吸附物(CH、CH2、CN、OH)而言,它们倾向于吸附在四重空位,而CH3则稳定吸附在桥位.     

原子分子在Ni(100)表面吸附的第一性原理研究

本文采用密度泛函理论,结合周期性平板模型,通过对原子H、N、O、S和C,分子CO、N2、NH3、NO,以及自由基CH3、CH、CH2、OH在Ni(100)表面吸附的研究,比较了它们的吸附能,稳定吸附位点,吸附结构及扩散能垒等信息. 这些吸附质与表面结合能力从小到大依次是N2相似文献   

基于芯-电子结合能偏移的碱金属中的表面、尺寸和热效应

还原氧化石墨烯是大规模生产石墨烯的前体;然而迄今为止,还原氧化石墨烯的电子结构还没有达成共识. 本文运用从头分子动力学方法研究羟基在石墨烯表面的吸附过程. 在吸附过程中,OH基团首先在位于两个碳原子桥位上方形成物理吸附络合物,然后翻越过渡态,最终被吸附在一个碳原子的顶位位点. 结果显示5×5石墨烯表面最多可以吸附6个羟基,表明石墨烯表面羟基的覆盖率约为12%. 计算结果还显示,负吸附能随着羟基吸附数目的增加而线性增加,带隙也随着羟基吸附数目的增加而线性增加.     

NH_3在Ir(211)和Ir(221)表面吸附的第一性原理计算

采用密度泛函理论,结合周期性平板模型,研究了NH_3在Ir(211)和Ir(221)表面上的吸附行为.计算结果显示,在Ir(211)、(221)两个面上,NH_3的优势吸附位皆为脊上的top位,吸附能均达到1.0 eV以上,都为化学吸附.电子结构计算结果表明,NH_3通过其N原子的2p_z轨道与底物金属Ir的5d_z~2轨道混合吸附于表面.     

CO stretching vibrations on Pt(111) and Pt(110) studied by sumfrequency generation

Optical sum-frequency generation (SFG) is used to characterize CO stretching vibrations on Pt(111) and Pt(110) surfaces. Different adsorption sites (terminal, bridge and step sites) are identified in the SFG spectra of CO on Pt(111), in good quantitative agreement with previous infrared reflection-absorption experiments on this system. For CO on Pt(110) we only observe CO molecules on terminal sites. The measured CO stretching vibration frequencies on Pt(110), both for low and high coverages, are at variance with the results of previous infrared studies. Our SFG results for CO on Pt(110) are confirmed by independent EELS measurements which, in addition, also reveal the frustrated rotational mode and the metal-CO vibration. The measured frequency of 2065 cm⁻¹ for low CO coverage on Pt(110)-(1 × 2) is consistent with a previously proposed empirical relation between the frequency of an isolated adsorbed CO molecule and the coordination number of the binding Pt surface atom.