O2、 CO2和H2O在UN(001)表面化学吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度近似GGA,修正Perdew-Burke-Ernzerhof交换-关联泛函,以及周期性切片模型对O₂、CO₂和H₂O在UN(001)表面的化学吸附行为进行非自旋极化水平的密度泛函理论计算. 在四个对称性化学位置条件下,对化学吸附能与分子和UN(001)表面之间距离的关系曲线进行优化. 结果表明O₂、CO₂和H₂O分子的最稳定吸附位置分别为桥式平行、空心平行和桥式H     

Ti+(CO2)2Ar和Ti+(CO2)n(n=3-7)络合物离子的红外光解离光谱 (cited: 1)

利用脉冲激光溅射-超声分子束载带方法制备了气相Ti⁺(CO₂)₂Ar和Ti⁺(CO₂)_n(n=3-7)络合物离子．采用红外光解离光谱研究了这些选定的质量离子的振动光谱． 对于每一种络合物离子, 在CO伸缩振动频率范围都观察到了振动峰,表明这些离子具有插入的OTi⁺CO(CO₂)_n-1结构． 对于n≦5的OTi⁺CO(CO₂)_n-1离子,其CO振动和CO₂的反对称伸缩振动频率都比自由的CO和CO₂的频率要高,表明CO和CO₂配体与中心金属离子之间主要是静电相互作用．实验结果还表明TiO⁺可以直接络合五个配体(1个CO和4个CO₂分子)．对于n=2络合物体系,除了插入的OTi⁺CO(CO₂)结构以外,还观察到了具有弯曲结构的OCO-Ti⁺-OCO异构体的存在     

焙烧温度对Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂在甲烷自热重整反应中积炭行为的影响

以Na₂CO₃为沉淀剂,在pH=9时,采用并流沉淀法制备了Ni/CuO-ZrO₂-CeO₂-Al₂O₃催化剂,催化剂中活性组分Ni的负载量(质量分数)为10%．采用TPO、SEM和XPS等方法研究了载体焙烧温度对催化剂积炭行为的影响．结果表明,载体焙烧温度为800 oC制备的Ni/CuO-ZrO₂-CeO₂-Al₂O₃催化剂不存在高温烧炭峰,可以避免由于积炭而降低反应的活性．反应40 h后,催化剂表面出现表面碳酸盐和非活性丝状积炭,这些物种可能会导致催化剂活性降低．     

甲醇分子在金红石TiO2(110)和锐钛矿TiO2(001)表面吸附和反应的活性位点

通过高分辨的扫描隧道显微术研究并比较了金红石型TiO₂(110)-(1×1)和锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)两种表面的活性位点． 在金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面, 观察到氧空位缺陷是O₂和CO₂分子的活性吸附位点,而五配位的Ti原子是水分子和甲醇分子的光催化反应活性位点．在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面,观察到完全氧化的表面,Ti原子更可能是六配位的,H₂O和O₂分子均不易在这些Ti原子上吸附．经还原后表面出现富Ti的缺陷位点, 这些缺陷位点对H₂O和O₂分子表现出明显的活性． 锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面的吸附和反应活性并不具有很高的活性,某种程度上其表现出的活性似乎低于金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面．     

相分离La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜体系中的交换偏置效应

在相分离La_0.33Pr_0.34Ca_0.33MnO₃薄膜体系中发现了大的交换偏置效应．在4 K时,交换偏置场的大小达到了约1 kOe．交换偏置效应可能源自薄膜内禀的电子相分离特性或薄膜的表面效应．交换偏置效应表现出强的温度、冷却磁场以及厚度依赖的关系．     

一维Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2复合纳米结构的制备及其磁性能

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄/SiO₂复合纳米纤维.利用热重-差热分析、X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和振动样品磁强计研究了前驱体纤维的热分解及相转化过程以及焙烧温度和SiO₂含量对目标纳米纤维的相组成、微观结构、形貌及磁性能的影响.结果表明,在450 ℃焙烧时,立方尖晶石结构已基本形成.随着焙烧温度由450 ℃升高到100     

针状纳米MnxNi0.5-xZn0.5Fe2O4的共沉淀法制备及表征

通过在碱液中共沉淀Mn²⁺、Ni²⁺和Fe²⁺后制备了棒状的前躯体,前躯体于不同温度煅烧后制得了Mn_xNi_0:5-xZn_0:5Fe₂O₄棒状体. 利用X射线衍射仪和透射电镜对棒状体的物相、形貌及粒径进行了表征,并利用振动样品磁强计对磁性能进行研究. 结果表明长径比大于15的棒状,随着x值的增加,Mn_xNi_0:5-xZn_0:5Fe₂O₄样品的直径增加,长度下降,长径比变小,当x=0.5时其直径在50 nm左右而长径比减小到7～8. 随着x值的增加,样品的矫顽力先增加后减少,x值达到0.4时样品的矫顽力再次增加,当煅烧温度为600 oC,x=0.5时样品的矫顽力最大为134.3 Oe. 饱和磁化强度随着x值的增加先增加后减少,当煅烧温度为800 oC和x=0.2时达到最大为68.5 Oe.     

非线性光学晶体HgGa2S4 和 Hg0.5Cd0.5Ga2S4的能带结构、化学键及光学性质研究

用密度泛函理论和非谐振子模型计算了晶体HgGa₂S₄和Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的能带结构、态密度、化学成键及线性、非线性光学性质。结果表明：HgGa₂S₄的价带顶部主要是Ga-S成键态的贡献，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献; Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的价带顶部主要由S-3p轨道组成，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献。布居分析表明Ga-S键主要是共价成分，而Hg-S和Cd-S键主要是离子成分。HgGa₂S₄的折射率计算值与实验值在低能量区很好吻合。另外，HgGa₂S₄的能隙计算值比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄小，而二阶非线性极化率比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄大。     

Cr2O3催化合成气转化至甲醇的微观动力学研究

Cr₂O₃是双功能催化合成气转化的重要氧化物组分,其可将合成气转化为重要的中间物种甲醇. 结合密度泛函理论计算和微观动力学模拟,本文系统研究了干净Cr₂O₃(001)和(012)表面,以及氢覆盖或含有氧空位的还原(012)表面的结构及催化合成气转化至甲醇的活性. 本文探讨了合成气转化为甲醇的分步或协同反应路径,并确定CO或CHO氢化是决速步骤. 微观动力学分析表明,Cr₂O₃(001)表面难以催化合成气转化为甲醇,在673 K 时,两个还原性(012)表面的反应速率(25∽28 s^-1)比干净的(012)表面(4.3 s^-1)高出约五倍. 计算结果表明了Cr₂O₃表面还原性对催化活性的重要性,或许可以为双功能催化体系中氧化物组分的设计提供参考.     

特定位点上CO2与(TiO2)n团簇相互作用的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论系统地研究了(TiO₂)_n团簇上二氧化碳(CO₂)的吸附和活化性质. 计算结果表明,CO₂更倾向于吸附在(TiO₂)_n团簇的桥氧原子上,形成“化学吸附”碳酸盐络合物. 而CO更倾向于吸附到末端Ti-O的Ti原子上. 发现计算得到的碳酸盐振动频率值与实验获得的结果非常吻合,这表明配合物中CO₂的几何构型与其线性型相比,有微小的弯转. 通过对电子结构、电荷密度、电离势、HOMO-LUMO以及态密度的分析,证实了CO₂与团簇之间的电荷转移以及相互作用. 从预测的能量分布图来看,(TiO₂)_n团簇上的CO₂活化与结构密切有关,相比于块体的TiO₂,CO₂在团簇结构上更易于吸附和活化.     

焙烧温度对SiO2负载的Co3O4纳米粒子表面氧缺陷浓度和CO氧化催化性能的影响

以传统的浸渍法,在不同焙烧温度下制备了用于CO氧化反应的Co₃O₄/SiO₂催化剂．通过激光拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)表征了该系列催化剂的结构．在所有的催化剂中,XRD和Raman光谱都只检测到了Co₃O₄晶相的存在．与Co₃O₄体相相比,XPS结果表明在200 oC焙烧的(Co₃O₄(200)/SiO₂)催化剂中Co₃O₄表面上存在着过量的Co²⁺．与XPS的结果一致,TPR结果表明Co₃O₄(200)/SiO₂催化剂中Co₃O₄表面上存在氧缺陷, 并且XAFS结果也表明Co₃O₄(200)/SiO₂催化剂中Co₃O₄具有更多的Co²⁺．提高焙烧温度使得过量的Co²⁺进一步氧化为Co³⁺,同时降低了表面氧缺陷浓度,从而得到计量比的Co₃O₄4/SiO₂催化剂．在所有的负载催化剂中Co₃O₄(200)/SiO₂催化剂表现出了最好的CO氧化催化性能,表明过量Co²⁺和表面氧缺陷的存在能够促进Co₃O₄催化CO氧化反应的活性.     

使用金属掺杂SnO2(110)作为表面催化剂的电催化CO2还原反应：通过调控Sn:O原子比例来控制产物

电催化CO₂还原反应可以产生HCOOH和CO,目前该反应是将可再生电力转化为化学能存储在燃料中的最有前景的方法之一. SnO₂作为将CO₂转换为HCOOH和CO的良好催化剂,其反应发生的晶面可以是不同的. 其中(110)面的SnO₂非常稳定,易于合成. 通过改变SnO₂(110)的Sn:O原子比例,得到了两种典型的SnO₂薄膜：完全氧化型(符合化学计量)和部分还原型. 本文研究了不同金属(Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt和Au)掺杂的SnO₂(110),发现在CO₂还原反应中这些材料的催化活性和选择性是不同的. 所有这些变化都可以通过调控(110)表面中Sn:O原子的比例来控制. 结果表明,化学计量型和部分还原型Cu/Ag掺杂的SnO₂(110)对CO₂还原反应具有不同的选择性. 具体而言,化学计量型的Cu/Ag掺杂的SnO₂(110)倾向于产生CO(g),而部分还原型的表面倾向于产生HCOOH(g). 此外,本文还考虑了CO₂还原的竞争析氢反应. 其中Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt掺杂的SnO₂(110)催化剂对析氢反应具有较高的活性,其他催化剂对CO₂还原反应具有良好的催化作用.     

TiO2表面氧空位对NO分子吸附的作用

采用程序升温热脱附(TPD)实验方法测定了NO在TiO₂表面吸附后的脱附谱，利用 分子轨道 理论研究了TiO₂吸附NO的原子簇模型及吸附前后的原子簇能级变化.结果表明， NO在TiO₂表面吸附后可在两个峰值温度450 和980 K脱附出N₂.TiO ₂表面经预覆氧处理后，N₂ 的脱附量降低.吸附时NO中的O能够占据TiO₂表面氧空位并与N脱离，而N原子则 相互结合成 为N₂脱附.分子轨道理论计算证明在TiO₂(110)表面能够存在氧空位 并具备吸附NO的结构条件.     

钙钛矿型中温固体氧化物燃料电池阴极Ba0.5Sr0.5Al0.1Fe0.9O3-δ

研究一种新型不含钴的钙钛矿型中温固体氧化物燃料电池阴极Ba_0.5Sr_0.5Al_0.1Fe_0.9O_3-δ (BSAF)材料的晶体结构、电导率以及在对称电池中的电极极化性能. 研究发现,BSAF阴极在空气中低于450 oC表现出典型的具有正温度系数的半导体行为,最高电导率达到14 S/cm;在450-750 oC,却表现出负温度系数,且电导率在750 oC下降到6 S/cm. 电化学研究表明,在基于混合离子导体的对称电池中,BSAF阴极在650-700 oC表现出良好的电极极化性能.以3%H₂O/H₂为燃料和空气为氧化剂,单电池在700 oC的开路电压和最大功率输出分别达到420 mW/cm².     

脂肪胺水溶液吸收CO2的热力学参数的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究CO₂在脂肪胺水溶液热力学参数．研究的脂肪胺包括烷基胺、链烷醇胺、二胺以及氨基酰胺．在B3LYP/6-311+ G(d,p)水平计算脂肪胺在CO₂气相中的振动频率．通过连续介质模型在HF/6-31G(d)水平计算了溶剂几何优化的标准自由能,评价了CO₂吸收到脂肪胺水溶液过程有关的两个重要参数：酸解离常数和标准焓变二者之间大致呈线性关系．随着胺碱度的提高,CO₂吸收过程释放的热量增加,则胺再生所需的能量增加．     

Pt(111)电极上O2与OHad的吸脱附及氧还原反应动力学 (cited: 1)

研究了Pt(111)电极在0.1 mol/L HClO₄溶液中O₂吸附与OH_ad脱附及氧还原反应的动力学．研究发现OH_ad的可逆吸脱附速率很快;在氧还原的动力学或动力学与传质混合控制区,恒电位下氧还原的电流随反应时间缓慢衰减,在转速较大,扫速较慢的情形下正向扫描过程中氧还原的电流总是明显低于逆向扫描的电流;Pt/0.1 mol/L HClO₄从无O₂切换到O_{2相似文献}   

[Co(CO2)n]+团簇的红外解离光谱实验和理论研究

本文利用红外光解离光谱研究了一价钴阳离子与二氧化碳之间的相互作用. 通过密度泛函理论计算得到[Co(CO₂)_n]⁺团簇的几何结构,并且模拟了它们的振动光谱与实验数值进行比较. 研究结果表明,在[Co(CO₂)_n]⁺(n=2∽6)团簇中,钴阳离子通过电四极矩静电作用以端点结合的方式与二氧化碳中的氧原子结合在一起. 团簇的红外光谱都集中在二氧化碳反对称伸缩的波数附近,并且随着团簇尺寸的变化出现蓝移,最后把[Co(CO₂)_n]⁺的红外光解离光谱与稀有气体贴附的[Co(CO₂)_n]⁺-Ar的红外光解离光谱进行了比较.     

CO2在Pd表面吸附的热力学

 用密度泛函方法和相对论有效原子实势,分别对PdCO₂,PdCO和PdH的基态几何构型进行优化, 得到PdCO₂分子基态为Cs构型, Pd与CO2分子在同一平面, 键长PdC为0.203 0 nm, CO为0.118 3 nm, CO′为0.121 0 nm, 键角∠OCO′为154.215°,电子状态为1A′; PdCO分子基态电子状态为1+, 键长PdC为0.183 4 nm, CO为0.114 0 nm, 键角∠PdCO为180°; PdH分子基态为2∑, 键长PdH为0.152 6 nm。根据电子-振动近似理论计算了不同温度下金属Pd 与CO₂,CO及H2分子反应的生成热力学函数, 导出了反应平衡压力随温度的变化关系。分析认为杂质CO₂气体引起Pd合金膜中毒可能是由于CO₂分子吸附在Pd膜表面,形成Pd的CO₂化合物后,再自发分解为PdO和CO,而使Pd表面出现O和CO中毒所致。     

O2分子吸附的金属表面的O2(1Δg)猝灭

建立了一套流动装置测量单重态氧O₂(¹Δ_g)在O₂分子吸附的金属Cu、Cr、Ni和Ag表面的猝灭几率. 随实验时间和O₂(¹Δ_g)浓度增加,猝灭几率增加. 当上述金属样品在几帕斯卡的真空度下暴露数小时后猝灭几率会回到原先水平. 提出了一种基于表面吸附位上弱化学吸附的表面吸附氧分子O₂(¹∑_{g相似文献}   

基于双共振吸收光谱法的14CO2探测

快速且准确地定量探测¹⁴CO₂在许多领域都有着重要应用. 超灵敏的光腔衰荡光谱技术是一种极具潜力的光学探测方法,但其存在灵敏度不足和易受其他CO₂同位素/杂质分子干扰的问题. 本文提出利用阶梯型双共振光谱法将¹⁴CO₂从基态激发至中间能级后,再用光腔衰荡光谱法去探测. 双共振的吸收过程可以有效提高探测的选择性. 本文分析了双共振吸收光谱的定量探测能力,模拟结果显示双共振光谱探测是无多普勒的,可以减少其他分子的吸收干扰,有望实现亚ppt水平的¹⁴CO₂高选择性探测.