清洁及部分氧化的Ni3Ti(0001)表面CO吸附的HREELS研究

用离子散射谱，俄歇电子能谱及低能电子衍射技术对Ｎｉ３Ｔｉ表面结构与组成进行考察后，主要采用高分辨电子能量损失谱，以ＣＯ为探针分子研究了清洁及部分氧化Ｎｉ３Ｔｉ，表面上Ｎｉ，Ｔｉ间的相互作用及对ＣＯ吸附态的影响。     

Nb(110)表面氧原子覆盖度对氧分子解离的影响

用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Nb(110)表面氧原子覆盖度分别为0.25、0.50、0.75 和1.00单层时对氧分子解离的影响. 结果表明, 在氧原子覆盖度不大于0.50单层时, 由于氧分子和表面铌原子的较强相互作用, 使它们能够自发解离. 然而在氧原子覆盖度为0.75单层时, 氧分子只能够在未占据的洞位附近解离, 同时发生严重的晶格畸变. 在形成一个氧原子单层后(1.00 单层), 氧分子只能弱吸附在Nb(100)表面上,此时氧原子向内扩散成为氧分子继续解离的速率决定步骤. 这些结果从理论上解释了在形成一个氧原子单层后, Nb(110)表面氧分子吸收速率迅速下降的原因.     

HCOO在Cu(110)、Ag(110)和Au(110)表面的吸附

采用密度泛函理论(DFT)以及广义梯度近似方法(GGA)计算了甲酸根(HCOO)在Cu(110)、Ag(110)和Au(110)表面的吸附. 计算结果表明, 短桥位是最稳定的吸附位置, 计算的几何参数与以前的实验和计算结果吻合. 吸附热顺序为Cu(110)(-116 kJ·mol-1)>Ag(110)(-57 kJ·mol-1)>Au(110)(-27 kJ·mol-1), 与实验上甲酸根的分解温度相一致. 电子态密度分析表明, 吸附热顺序可以用吸附分子与金属d-带之间的Pauli 排斥来关联, 即排斥作用越大, 吸附越弱. 另外还从计算的吸附热数据以及实验上HCOO的分解温度估算了反应CO2+1/2H2→HCOO的活化能, 其大小顺序为Au(110)>Ag(110)>Cu(110).     

Pt(110)/Sb电极上甲酸的电催化氧化特征和动力学

研究了Sb在Pt(110)晶面上不可逆吸附电化学特性及甲酸在Sb_ad修饰Pt(110)电极[Pt(110)/Sb]上的电催化氧化特征及其反应动力学.发现当扫描电位的上限E_u≤0.45V时,Sb_ad可稳定地吸附在Pt(110)表面上,从而有效地抑制了甲酸的解离吸附.与未修饰的Pt(110)上的结果相比,在Pt(110)/Sb上甲酸氧化的峰电位负移了0.35V.当θ_Sb=0.126时,Pt(110)/Sb电极对甲酸的电催化活性最高.还研究了Pt(110)/Sb上甲酸氧化反应的动力学,定量解析了不同θ_Sb下甲酸氧化的速度常数kf和传递系数β.     

Rh（100表面乙醇吸附与分解的HREELS研究

利用热脱附谱和高分辨能量损失谱技术研究了乙醇在Ｒｈ（１００）表面的吸会和分解过程，结果表明，１３０时Ｒｈ（１００）面暴露乙醇，表面首先形成化学附层，随乙醇暴露增加，表面出现多层凝聚态，表面升温至１５０Ｋ，吸附乙醇从Ｒｈ（１００）表面脱附，同时部分化学吸附乙醇分子发生羟基断裂，生成表面乙氧基，进一步升谩，表面乙氧基脱氢分解，其分解的主要途径是发生甲基脱氧，β－Ｃ与表面发生作用，生成一种含氧的金属有机     

NO2在Ag/Pt(110)双金属表面上的吸附和分解

利用俄歇电子能谱(AES)和程序升温脱附谱(TDS)研究了NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面的吸附和分解.室温下NO₂ 在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附, 生成NO(ads)和O(ads)表面吸附物种. 在升温过程中NO(ads)物种发生脱附或者进一步分解. 500 K时NO₂在Ag/Pt(110)双金属表面发生解离吸附生成O(ads)表面吸附物种. Pt 向Ag传递电子, 从而削弱Pt－O键的强度, 降低O(ads)从Pt 表面的并合脱附温度. 发现能够形成具有稳定组成的Ag/Pt(110)合金结构, 其表现出与Pt(110)-(1×2)相似的解离吸附NO₂能力, 但与O(ads)的结合明显弱于Pt(110)-(1×2). 该AgPt(110)合金结构是可能的低温催化直接分解氮氧化物活性结构.     

氢原子在Ru(0001)表面的化学吸附

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ru(0001)表面结构的影响. 通过PAW(projector-augmented wave)总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、(3^(1/2)×3^(1/2))R30°和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构, 以及在上述结构下Ru(0001)面fcc(面心立方)格点和hcp(六方密堆)格点的氢原子吸附. 所得结果表明, 在p(1×1)-H、p(1×2)-H、(3^(1/2)×3^(1/2))R30°-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下, 以p(1×1)-H结构单个氢原子吸附能为最大. 在p(1×1)-H吸附结构下,由于氢原子吸附导致的Ru(0001) 表面第一层Ru 原子收缩的理论计算数值分别为-1.11%(hcp 吸附)和-1.55%(fcc 吸附), 因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率. 而实验中观察到的“清洁”Ru(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面. 不同覆盖度和氢分压下氢原子吸附的污染对Ru(0001)表面结构有极大的影响,其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.     

氢原子在Ti(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ti(0001)表面结构的影响. 通过PAW总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、3^1/2×3^1/2R30[deg]和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构, 以及在上述结构下Ti(0001)面fcc格点和hcp格点的氢原子吸附. 结果表明, 在p(1×1)-H、p(1×2)-H、3^1/2×3^1/2R30[deg]-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下, 以p(1×1)-H结构的单个氢原子吸附能为最大. 在p(1×1)-H吸附结构下, 由于氢原子吸附导致的Ti(0001)表面Ti原子层收缩的理论计算数值分别为-2.85%(hcp吸附)和-4.31%(fcc吸附), 因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率. 而实验中观察到的所谓“清洁”Ti(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面. 不同覆盖度和氢分压下, 氢原子吸附的污染对Ti(0001)表面结构有极大的影响, 其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.     

Na(110)和Na2O(111)表面弛豫的研究

We have studied the relaxation of Na(110) and Na_2O(111) surfaces with LEED, and found that the best agreement between theory and experiment in such a structure, the surface layer distance d=0.291±0.01 nm (contracted 0.34%±0.01 nm) [for Na(110)]; and the three atomic surface layer distances d_1=0.117±0.01 nm (expanded 4.63%±0.01 nm), d_2=0.161±0.01 nm(expanded 0.063%±0.01 nm) and d_3=0.086±0.01 nm (expanded 0.75%±0.01 nm) [for Na_2O(111)].     

CO和NO在CuO及Cu2O(110)表面吸附选择规律研究

采用离散变分Xα方法分别计算了CO和NO以C（或N）端顶位吸附在CuO（110）及Cu2O（110）表面上的基态势能曲线,结果表明：CO在Cu2O表面上的吸附强,而在CuO表面上的吸附弱;NO则在CuO表面上吸附强,在Cu2O表面上吸附弱．它们的吸附能的大小顺序为：CuO－NO＞Cu2O－CO＞Cu2O－NO＞CuO－CO．对于CuO－NO（或CO）吸附体系,主要是Cu的3d轨道与吸附分子的2π轨道间的相互作用;对于Cu2O－CO（或NO）吸附体系,则主要是吸附质分子的5σ及2π分子轨道与其顶位Cu1的4s及4p轨道和侧位Cu2的3d轨道相互作用．本文通过吸附势能曲线、态密度分析、成键分析及电荷转移量和方向等方面对实验现象做了合理的解释．     

CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化

采用密度泛函理论计算了CO在CeO2(111)表面的吸附与氧化反应行为. 结果表明, O2在洁净的CeO2(111)表面为弱物理吸附, 而在氧空位表面是强化学吸附, 且O2分子活化程度较大, O—O键长为0.143 nm. CO在CeO2(111)表面吸附行为的研究表明, CO在洁净表面及氧空位表面上为物理吸附, 吸附能均小于0.42 eV; 当表面氧空位吸附O2后, CO可吸附生成二齿碳酸盐中间体或直接生成CO2, 与原位红外光谱结果相一致. 表面碳酸盐物种脱附生成CO2的能垒仅为0.28 eV. 计算结果表明, 当CeO2表面存在氧空位时, Hubbard参数U对CO吸附能有一定的影响. CeO2载体在氧化反应中可能的催化作用为, 在氧气氛下, CeO2表面氧空位吸附O2分子, 形成活性氧物种, 参与CO催化氧化反应.     

CN在 Pt(100)表面吸附的密度泛函研究

采用密度泛函方法,以原子簇Pt14为模拟表面,对CN自由基分子在Pt(100)表面上不同吸附位的吸附情况进行了研究.结果表明,CN分子吸附在Pt(100)面上时,通过原子C垂直吸附在表面顶位是其最佳吸附方式,CN键振动频率明显发生蓝移,与实验事实相吻合;而在桥位及四方穴位吸附时CN键振动频率均发生红移.吸附前后,CN分子的σ、π电子与底物间的电荷转移的差异决定了CN键振动频率的不同变化.     

H2O在Al(111)表面吸附的量子化学研究

用量子化学从头算方法,以原子簇Al10模拟表面,研究了水在Al(111)表面上不同吸附位的吸附情况,计算得到了稳定的吸附构型和结合能·结果表明：顶位是其最佳吸附位,而且水在表面能以两种取向被吸附,距表面较远时,H端靠近表面,然后跨过一能垒到达最佳吸附位,此时氧端靠近表面·在吸附过程中,水向表面转移电荷,导致表面功函降低·在氧原子不加极化函数时,水分子的二次轴垂直于表面时能量最低;当考虑水中氧的d轨道的影响时,水分子倾斜吸附时能量较低,得到与实验相符的吸附构型。另外还研究了表面电荷对吸附体系的影响,结果表明：表面电荷能使水分子定向,带正电荷时,氧端朝向表面,水分子与表面间平衡距离缩短,吸附作用较强;带负电荷时,水分子氢端朝向表面,吸附的平衡距离较长,吸附能较小。     

氢原子在Be(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论研究单个氢原子和多个氢原子在Be(0001)表面吸附性质.给出了氢吸附Be(0001)薄膜表面的原子结构、吸附能、饱和度、功函数、偶极修正等特性参数.同时也讨论了相关吸附性质与氢原子覆盖度(0.06-1.33ML)的关系.计算结果表明:氢原子的吸附位置与覆盖度之间有强烈的依赖关系,覆盖度低于0.67ML时,氢原子能量上易于占据fcc或hcp的中空位置;覆盖度为0.78ML时,中空位与桥位为氢原子的最佳吸附位;覆盖度在0.89到1.00ML时,桥位是氢原子吸附能量最有利的位置;以上覆盖度中Be(0001)表面最外层铍原子的结构均没有发生明显变化.当覆盖度为1.11-1.33ML,高覆盖度下Be(0001)表面的最外层铍原子部分发生膨胀,近邻氢原子渗入到铍表面次层,氢原子易于占据在hcp和桥位.吸附结构中的氢原子比氢分子中的原子稳定.当覆盖度大1.33ML时,计算结果没有发现相对于氢分子更稳定的吸氢结构.同时从分析偶极修正和氢原子吸附垂直高度随覆盖度的变化关系判断氢覆盖度为1.33ML时,在Be(0001)表面吸附达到饱和.     

Cu(100)表面吸附CN的密度泛函研究

采用密度泛函方法,以原子簇Cu14为模拟表面,对CN自由基分子在垂直和平行Cu(100)表面不同位置的吸附情况进行了研究,结果表明：通过原子C垂直吸附在表面的顶位是其最佳吸附方式,吸附后CN键振动频率发生蓝移;而其它吸附方式中CN键振动频率均发生红移．DOS和电荷转移分析指出CN通过C端吸附在表面顶位位置时,Cu与CN之间具有较强的σ成键和较弱的π反键特征．     

CO在Cs/Ru(1010)表面上吸附的ARUPS研究

CO adsorption on Ru(100) and Cs/Ru(10O) surfaces has been investigated using ARUPS, at low temperature 150K. The 5σ+1π and 4σ levels of CO molecule were　found in angle-rcsolved UP spectra showing that CO is in molecular adsorption states on clean and Cs precovercd Ru(1010). The dependence of CO 4σ intensity on incident angle suggests that adsorbed CO stands upright on clean Ru(1010) surface; But adsorbed CO, with a short-range interaction with Cs atom [15], does not stand upright and tilts in <1210> azimuth on a Cs-precovered Ru(1010) surface.     

O3分子在CuO(110)面吸附的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了O3分子在2×1 CuO(110)面(S1)和掺杂一个Fe原子的2×1 CuO(110)面(S2)的吸附过程和电子特性. 计算结果表明, O3分子与表面S1和S2有很强的相互作用, O3分子在表面吸附反应的活化能和反应能均为负值, 反应很容易进行. 态密度和电荷密度分析结果进一步证实了O3分子在S1上吸附是桥位化学吸附, 形成表面臭氧化物, 在S2上吸附分解为1个被吸附的表面氧原子和1个自由氧分子. 电子特性分析表明, O3分子与S1和S2相互作用的本质是O3分子的价轨道2p与CuO(110)表面杂化轨道的相互作用.     

Rh（100）c（2×2）Mn表面合金的氧化和吸附CO的研究

用高分辨电子能量损失谱 ( HREEL S) ,研究了 Rh( 10 0 ) c( 2× 2 ) Mn表面合金的氧化及 CO在清洁和氧化表面合金上的吸附 .结果表明 ,在 Rh( 10 0 ) c( 2× 2 ) Mn氧化过程中 ,发生 Mn的偏析 ,Mn被氧化生成 Mn O薄层 .Mn- O- Rh间的强相互作用 ,使部分锰氧化物在 12 0 0 K下存在于 Rh( 10 0 )表面 .若这种表面在 70 0～ 80 0 K继续被氧化 ,可得到 Mn O1 + x/ Rh( 10 0 ) ;Mn O1 + x/ Rh( 10 0 )在 5 0 0～ 60 0 K还原后生成 Mn O/ Rh( 10 0 ) . CO吸附于Rh ( 10 0 ) c( 2× 2 ) Mn中 Rh原子的顶位 ,C- O键级比清洁 Rh( 10 0 )顶位吸附的 CO键级略低 . Mn O/ Rh( 10 0 )和Mn O1 + x/ Rh( 10 0 )上 CO吸附于经还原的、未被锰氧化物覆盖的 Rh( 10 0 )区域 ,CO与锰氧化物间可发生相互作用 .     

H2O在Cu(100)表面吸附的从头算研究

用量子化学从头计算方法,以原子簇Cu₅为模拟表面,研究了水在Cu(100)面上不同吸附位的吸附情况,结果表明:水分子通过氧原子与表面成键,顶位是其最佳吸附位,吸附能约为70kJ/mol,平衡距离为0.213nm,氢原子远离表面.在氧原子不加极化函数时,水分子的二次轴垂直于表面时能量最低,但倾斜至50°所需能量仅在10kJ/mol以内.当考虑O原子d轨道的影响时,水分子倾斜时能量较低,得到了与实验相符的吸附构型.另外还研究了表面电荷对吸附体系的影响,结果表明:表面带正电荷时,水与表面间的相互作用增强,水上所转移电荷增多,Cu-O间平衡距离减小;表面带负电荷时,情况与之相反,且氢原子靠近表面时,势能曲线有最低点.     

氮在含氧Mo(100)面上的吸附与反应

 用HREELS, AES, LEED和TDS考察了氮在含氧Mo(100)上的吸附和热脱附. 120 K下氮在含氧Mo(100)上吸附时存在着N—N伸缩振动频率2150和1600 cm-1, 分别对应于线式(γ态)和侧位(α态)两种分子吸附态. 升温引起γ态氮的脱附和α态氮的解离. 其中γ态氮的脱附峰温位于155 K, 遵循一级脱附动力学; 由α态解离生成的N原子占据Mo(100)的四重空位(即β态), 并在高于1?150 K的温度重新化合形成氮而脱附. 120 K时,氮的吸附是无序的; 吸附了氮的表面经1100 K退火后生成了有序的c(2×2)-N表面结构.