用Xα-DV方法研究CO,NO在Ⅷ族过渡金属表面的化学吸附(Ⅰ)——CO吸附在Rh(111)面的电子结构

本文用自洽Hartree-Fock-Slater分子丛方法计算了CO在Rh(111)面上(θ≤1/3)的电子结构。计算了分子丛的总能量、基态能级随吸附高度的变化。从总能量曲线确定的最佳键长为1.85?与实验值1.95±0.1?符合得较好。相应的吸附能为0.98eV比实验值1.3eV略小。在以上最佳键长处计算了总态密度,考虑终态和弛豫效应后与UPS实验结果符合更好。通过CO分子接近表面时各分子轨道能量本征值的变化,讨论了各轨道的成键、反键特征。通过Mulliken总数分析和用CO分子波函数展开总波函数的系数分析着重讨论了CO分子被过渡金属Rh吸附前后的电荷转移。这种电荷转移导致被吸附CO分子的活化。 关键词：     

用X_α-DV方法研究CO,NO在Ⅷ族过渡金属表面的化学吸附(Ⅱ)——NO分子在Pd(111)表面的化学吸附

本文用X_α-DV方法计算了NO在Pd(111)表面化学吸附问题。得到了它的电子结构,包括分子丛轨道能量本征值谱、态密度、电荷转移等等结果。在计算中特别考虑了NO之间的相互作用,所得总态密度与实验UPS十分相符,从而支持了LEED所示的几何结构,决定了NO的吸附高度为1.27A,并得知吸附于Pd表面的NO分子之间的相互作用十分重要。从理论上探讨了NO分子在Pd表面吸附时的活化作用。计算了NO分子各个轨道上的占有数,发现其电荷转移情况与CO在过渡金属表面吸附的情况相似。另外,还发现NO的吸附对Pd的价电子能带无重大影响。     

用Xα-DV方法研究CO,NO在Ⅷ族过渡金属表面的化学吸附(Ⅱ)——NO分子在Pd(111)表面的化学吸附

本文用X_α-DV方法计算了NO在Pd(111)表面化学吸附问题。得到了它的电子结构,包括分子丛轨道能量本征值谱、态密度、电荷转移等等结果。在计算中特别考虑了NO之间的相互作用,所得总态密度与实验UPS十分相符,从而支持了LEED所示的几何结构,决定了NO的吸附高度为1.27?,并得知吸附于Pd表面的NO分子之间的相互作用十分重要。从理论上探讨了NO分子在Pd表面吸附时的活化作用。计算了NO分子各个轨道上的占有数,发现其电荷转移情况与CO在过渡金属表面吸附的情况相似。另外,还发现NO的吸附对Pd的价电子能带无重大影响。 关键词：     

吸附Al,Sn后Si(111)面的电子结构及其比较

通过对吸附原子和衬底Si原子由于相互作用而产生的轨道交叠占有几率(OOP)和集团态密度的分析发现吸附Al和吸附Sn的Si(111)面能带中电子的占据状态很不一样,Si(111)3^1/2×3^1/2-Sn中有一个半充满的表面带,从而使体系具有表面金属性。而Si(111)3^1/2×3^1/2-Al中电子填满吸附原子和表面Si原子成键的表面态,反键的表面态全空,因此吸Al后的Si(111)面可能出现半导体特性。计算结果与实验结果 关键词：     

CO在Pd掺杂Rh(111)表面吸附的理论研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对CO在Rh(111)表面top、fcc、hcp、bridge四个吸附位和Rh-Pd(111)表面Rh-top、Pd-top、Rh Rh-bridge、Rh Pd-bridge、Pd Pd-bridge、Rh2Pdhcp、Rh Pd2-hcp、Rh2Pd-fcc、Rh Pd2-fcc九个吸附位的13种吸附模型进行了构型优化、能量计算,得到了CO较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行总态密度分析.结果表明:CO在Rh(111)和Rh-Pd(111)表面的最稳定吸附位分别为Rh-hcp和Rh-top位,其吸附能的大小顺序为Ph(111)Rh-Pt(111);CO与金属表面成键,属于化学吸附.     

H在Al(111)面上吸附的多重散射X_α自洽计算

利用多重散射X_α自洽场方法研究了H在Al(111)表面吸附的桥位和顶位模型。结果表明顶位吸附的结合能优于桥位。顶位吸附中H的1s电子与Al相互作用形成不同形式的σ键,本文分析了这些成键细节,并给出了顶位吸附的态密度。     

FLAPW方法研究α-铀(001)面的弛豫和电子结构

采用FLAPW(全势线性缀加平面波)方法研究了α铀(001)面的弛豫和电子结构.结果表明, α铀表层原子向内收缩2. 9%,次表层和第三层原子分别向外膨胀1. 1%和0. 2%,弛豫能主要由表层和次表层原子的弛豫组成.由于短程屏蔽效应,原子间的相互作用主要局限于近邻原子层之间.相对于体相原子,表层原子由于近邻原子数目的减少, 5f电子轨道波函数重叠、杂化几率降低,能带变窄,定域化性质增强.     

CdTe(111)表面碱金属吸附的电子结构特性研究

从理论和实验两个方面对ＣｄＴｅ（１１１）表面碱金属吸附的电子结构特性进行了研究．实验结果表明碱金属Ｋ在ＣｄＴｅ（１１１）表面吸附是Ｃｄ替位吸附，它影响了ＣｄＴｅ（１１１）表面的表面态分布，产生了费密钉扎现象．在理论方面，首先采用线性糕模轨函数（ＬＭＴＯ）方法对ＣｄＴｅ（１１１）表面的Ｋ吸附电子结构特性作了研究，得出了与实验符合的结果．对碱金属在ＣｄＴｅ（１１１）表面的吸附电子结构特性系统对比研究表明ＣｄＴｅ（１１１）表面的碱金属吸附特性不仅受碱金属原子序数的影响，而且与碱金属原子的内层电子组态有关 关键词：     

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     

Rh在CeO_2(111)表面吸附的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一原理计算方法,计算并分析了Rh在CeO_2(111)表面吸附所形成的Rh/CeO_2(111)界面体系的吸附能,价键结构和局域电子结构.考虑了Rh在不同吸附位置的吸附情况.结果表明:1)Rh在CeO_2(111)面有较大的吸附能,表明Rh与CeO_2(111)面有较强的相互作用,而且Rh在位于表面O的三度位,且位于次层氧的顶位的吸附最强;2)Rh的4d态同衬底O的2p态有明显的杂化作用,这是Rh同CeO_2较强作用的主要原因;3)Rh被CeO_2(主要是Rh的次近邻的Ce)氧化为Rh~(3+),并伴随着Ce~(4+)→Ce~(3+)反应的发生.     

采用(meta)-GGA泛函对Ag(111)、Rh(111)和Ir(111)上乙烯吸附的理论研究

本文针对在多种催化反应的重要中间体乙烯,使用(meta)-GGA等级的包含PBE,BEEF-vdW,SCAN以及SCAN+rVV10在内的多种交换关联泛函,系统研究了在过渡金属表面(Ag,Rh和Ir)上乙烯吸附势能面对泛函的依赖关系. 研究发现,对于乙烯在贵金属Ag(111)上的吸附,除了PBE外,BEEF-vdW,SCAN以及SCAN+rVV10均能预测出物理吸附态的存在. 对于乙烯在Rh(111)面的吸附,SCAN和SCAN+rVV10预测在化学吸附位之前存在有物理吸附前驱态,而基于PBE和BEEF-vdW的势能面并没有发现前驱态的存在. 而对于乙烯在Ir(111)上的吸附,BEEF-vdW也能微弱地预测出化学吸附前驱态的存在. 研究结果表明,无论在哪一种金属表面上,四种泛函中SCAN+rVV10给出的吸附能最强,其次是SCAN,最后是PBE或者BEEF-vdW.     

CO在尖晶石结构CuCr2O4(111)表面上的吸附理论研究

采用密度泛函理论，研究了CO在具有尖晶石结构的过渡金属氧化物CuCr2O4(100)表面上的吸附. 几何构型优化结果表明，CO倾向于以碳端吸附在Cu原子上，吸附能达到133.2 kJ/mol. 吸附在五配位的Cr原子上也比较稳定，吸附能为57.5 kJ/mol. 吸附后，C-O键伸长，振动频率出现红移，表明分子被活化. 同时分析了吸附前后态密度的变化，探讨了CO与底物的成键机理.     

NO在Ir(111)表面吸附与解离的第一性原理研究

本文系统研究了NO在Ir(111)表面的吸附,解离,以及可能的N_2生成机理.结果表明,顶位吸附的NO,其解离能垒较高(3.17 eV),不会发生解离,而三重Hcp和Fcc空位吸附的NO发生解离,能垒分别为1.23和1.28 eV.N_2是唯一的生成物,不会有副产物N_2O的产生.其最可能的反应路径为N和NO经过N_2O中间体而生成N_2,而不是直接N提取和N-N聚合产生N_2的机理.     

分子取向对CO在Pd(111)面吸附的影响

用基于密度泛函理论广义梯度近似下的平面波赝势方法计算了在Pd(111)晶面两种不同CO分子取向的吸附结构。计算结果表明,CO分子碳端和氧端靠近Pd(111)面的吸附能分别为-1.75,-0.28 eV,碳端吸附的结构比氧端吸附能力强。因此,分子取向影响CO在Pd(111)面上的吸附,通过控制CO的取向可能减小Pd(111)的吸附进而减弱Pd(111)面CO分子的中毒。     

用HREELS研究氢在GaAs和InP的(111),(111)表面上的吸附

氢在GaAs和InP表面上的吸附可以用高分辨率电子能量损失谱(HREELS)来探测。Ga—H,As—H,In—H和P—H键的伸缩振动各自对应于不同的能量损失。但是As—H振动极容易和Ga—H振动追加声子损失相混淆,只有从损失峰的相对强度比较上来区别。实验得到吸附的氢与表面原子的成键情况取决于表面的原子结构及电子分布。对于GaAs(111)面,低暴露量时只形成Ga—H键,而高暴露量时还可以形成As—H键。而InP(111)表面由于是经过磷气氛退火处理的,在低暴露量下In—H与P—H键均可形成。InP(Ⅲ)面上只看到P—H损失峰,说明这个表面是完全以P原子结尾的。在(Ⅲ)面上出现小面的情形,则表面Ⅲ族和Ⅴ族原子均可同氢成键。 关键词：     

用总能量密度泛函集团方法研究I/Si(111)及I/Ge(111)表面吸附

本文中用自洽总能量密度泛函集团方法研究了Ⅶ族的Ⅰ在Si(111)和Ge(111)表面的吸附。分别采用了两种集团模型来模拟顶位和三度位构型,用总能量极小原理确定了吸附的最佳构型和吸附能量,得到顶位比三度位吸附更为稳定的结果,与SEXAFS实验结果一致。本文还计算了Ⅶ族元素F,Cl,Br,I在Si(111)顶位吸附的状态密度,讨论了这系列DOS的变化情况,并与实验或其他理论结果进行了比较,最后还讨论了半经验EHT方法的适用性及限制。 关键词：     

氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和电子态

密度泛函理论(DFT)总能计算研究了不同覆盖度下氯原子在Cu(111)表面的吸附结构和表面电子态。计算结果表明,清洁Cu(111)表面自由能 为15.72 ,表面功函数φ为4.753eV。在1/4ML和1/3ML覆盖度下,每个氯原子在Cu(111)表面fcc谷位的吸附能分别等于3.278eV/atom和3.284eV/atom。在1/2ML覆盖度下,两个紧邻氯原子分别吸附于fcc和hcp谷位,氯原子的平均吸附能为2.631eV/atom。在1/3ML覆盖度下,fcc和hcp两个位置每个氯原子吸附能的差值约为2meV/atom,与正入射X光驻波实验结合蒙特卡罗方法得到结果(<10meV/atom)基本一致。在1/4ML、1/3ML和1/2ML覆盖度下,吸附后Cu(111)表面的功函数依次为5.263eV、5.275eV和5.851eV。吸附原子和衬底价轨道杂化形成的局域表面电子态位于费米能级以下约1.2eV、3.6eV和4.5eV等处。吸附能和电子结构的计算结果表明,氯原子间的直接作用和表面铜原子紧邻氯原子数目是决定表面结构的两个重要因素。     

被羰基镍污染的CO气体在Cu(111)表面的近常压吸附研究

本文利用近常压X射线光电子能谱和近常压扫描隧道显微镜研究了在超高真空(UHV)和近常压条件下,被羰基镍污染的CO气体在Cu(111)表面的吸附过程. 通过控制被污染CO的气体压力,可以在Cu(111)表面上形成Ni-Cu双金属催化剂. 此外,本文探索了CO在所形成的Ni-Cu双金属表面上的吸附和解离过程,并报道了几种CO的高压吸附相结构.     

硫在Fe(111)面吸附的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了不同覆盖度下硫在Fe(111)表面的吸附构型和吸附特性,计算并分析了硫在Fe(111)表面的吸附能、电荷密度、分波态密度、电荷布局、电子局域化函数等数据.研究结果表明:S在Fe(111)面的H位吸附最稳定,并且吸附能随着覆盖度的增加而增加.另外,电子态密度、电子局域化函数和布局分析表明Fe、S之间呈较弱的共价键,这种作用力主要是Fe的3d轨道和S的3p轨道杂化所贡献,而随着覆盖度的增加,Fe、S之间的作用力逐渐减弱,这可能是由于S原子之间的排斥力减弱了Fe、S之间的作用.S在Fe(111)、Fe(110)和Fe(100)这三个晶面上吸附情况的对比分析发现,S与Fe(111)表面的相互作用最强,Fe(100)面次之,而Fe(110)面最弱.     

Na在Si(111)表面(3×1)有序吸附结构的光电子能谱研究

分析了Si(111)7×7表面上Na(3×1)有序吸附的同步辐射光电子能谱的变化,并与Paggel等的扫描隧道显微镜和光电子能谱比较,得出Na吸附在类余留原子(rest atom)的位置,支持Mnch的模型,与室温下无序吸附Na的光电子能谱相比较,得出Na-Si界面肖特基势垒形成是由Na与Si原子之间的相互作用决定,与表面构形是否有序关系不大,势垒高度与MIGS理论预计值相符。