苯在Au(100)表面化学吸附的周期性密度泛函理论研究

采用局域密度泛函理论(LDA)的VWN方法, 结合周期平板模型, 在DNP基组下, 研究了苯分子在Au(100)面的吸附情况. 构型优化的结果表明, 苯分子在穴位吸附活性最高, 吸附能为－184.8～－184.3 kJ•mol^-1, 苯环发生扭曲, C—C键明显拉长, 出现了介于苯和1,4-环己二烯之间的船状构型, 船头的2个C原子从sp²杂化重新进行sp³杂化. 苯分子在桥位和顶位的吸附活性较低, 吸附能分别为－156.7～－145.3 kJ•mol^-1、－116.5～－117.0 kJ•mol^-1, 苯分子构型有稍微的改变. 轨道分析的结果还表明, 吸附之后苯分子的轨道简并度降低, 苯分子的LUMO轨道和邻近Au原子的d_z²轨道叠加比较好, 两个对位的C原子以双σ形式连接到表面邻近的Au原子上.     

(乙酸乙烯酯-co-丙烯酸)共聚物的合成、醇解及产物水溶性研究

用乙酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸(AA)进行溶液聚合制备(乙酸乙烯酯-co-丙烯酸)共聚物[P(VAc-co-AA)],研究了不同单体投料比时的聚合反应速率,结果表明:反应时间一定,随AA含量增加,聚合反应速率降低,转化率降低;反应5小时后,不同AA含量体系的转化率差别减小;傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)测试结果表明AA与VAc发生共聚.用氢氧化钠(NaOH)作为催化剂对P(VAc-co-AA)进行醇解制得产物聚乙烯醇(PVA),通过X-射线衍射(XRD)测定了醇解产物结晶度,进一步考察了醇解产物在70℃水中的溶解性.结果表明:与聚乙酸乙烯酯(PVAc)的醇解产物相比,P(VAc-co-AA)的醇解产物结晶度有所下降,在水中的溶解性提高.     

PdAu(100)和PdAu(111)双金属表面的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(Density Functional Theory DFT)研究Au(100)和Au(111)表面含有不同Pd构型时表面的形成能.结果表明,非连续Pd构型的形成能较连续Pd构型的低,在表面易形成,其中第二临位Pd对构型被证实是乙烯与醋酸结合生成醋酸乙烯反应中催化活性最高的构型.随后计算CO在不同表面Pd原子的顶位吸附能和Pd原子的d带中心,结果显示表面Pd原子与相邻金原子之间几乎没有电子传递,并且PdAu(111)表面的Pd原子d带中心随周围Au原子个数的增加而远离费米能级,伴随着CO在其上吸附能的减小,但是同样的趋势在PdAu(100)表面不存在.最后,通过计算,CO在金属表面的吸附机理为CO成键轨道5σ的电子传递给Pd原子的d带,而Pd原子的d带电子又反馈回CO的反键轨道2π*.     

Au/Pd(111)双金属表面催化噻吩加氢脱硫的反应机理

采用密度泛函理论（DFT）计算了Pd（111）表面含有N（N=1-4）个Au原子数目时的表面形成能,选取最优构型进一步研究了噻吩在Au/Pd（111）双金属表面的吸附模式及加氢脱硫反应过程. 结果表明：当Pd（111）表面含有1个Au原子时,其形成能最低. 在Au/Pd（111）双金属表面噻吩初始吸附于Pd-Hcp-30°位时,其构型最稳定. 在各加氢脱硫过程中,反应总体均放出热量. 对于直接脱硫机理,其所需活化能较低,但脱硫产物较难控制;对于间接脱硫机理,反应最有可能按照顺式加氢方式进行,C―S键断裂开环时所需活化能最高,是反应的限速步骤. 此外,与单一Au（111）面及Pd（111）面相比,Au/Pd（111）双金属表面限速步骤的反应能垒最低,表明AuPd双金属催化剂比Au、Pd单金属催化剂更有利于噻吩加氢脱硫反应的进行.     

Au/Pd(111)双金属表面催化噻吩加氢脱硫的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)计算了Pd(111)表面含有N(N=1-4)个Au原子数目时的表面形成能,选取最优构型进一步研究了噻吩在Au/Pd(111)双金属表面的吸附模式及加氢脱硫反应过程.结果表明:当Pd(111)表面含有1个Au原子时,其形成能最低.在Au/Pd(111)双金属表面噻吩初始吸附于Pd-Hcp-30°位时,其构型最稳定.在各加氢脱硫过程中,反应总体均放出热量.对于直接脱硫机理,其所需活化能较低,但脱硫产物较难控制;对于间接脱硫机理,反应最有可能按照顺式加氢方式进行,C―S键断裂开环时所需活化能最高,是反应的限速步骤.此外,与单一Au(111)面及Pd(111)面相比,Au/Pd(111)双金属表面限速步骤的反应能垒最低,表明AuPd双金属催化剂比Au、Pd单金属催化剂更有利于噻吩加氢脱硫反应的进行.     

DOPA醌在Cu(100)表面吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度密度泛函理论(GGA)的BLYP方法结合周期性平板模型,以原子簇Cu41为模拟表面,对DOPA醌分子在Cu(100)表面不同位置的吸附模型进行了构型优化、能量计算以及Mulliken布居分析,结果表明通过相邻的羰基垂直吸附在表面的桥位是其最佳吸附方式,吸附能为247.2310kJ/mol;其次为顶位、顶位R45和穴位,吸附能分别为227.7162kJ/mol、220.7305kJ/mol和217.8456kJ/mol。Mulliken布居分析结果表明整个吸附体系发生了由Cu原子向DOPA醌分子的电荷转移。     

乙炔和乙烯分子在Si(100)表面吸附的几何和电子结构的密度泛函研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和平板模型对Si(100)表面吸附乙炔和乙烯分子的构型稳定性以及电子结构进行系统研究. 结果表明: 无论是吸附乙炔还是乙烯分子, 当覆盖度为0.5 ML时, 最为稳定的吸附方式为dimerized模型; 当覆盖度增大到1.0 ML时, end-bridge模型为最稳定的吸附方式. 通过对各吸附模型的能带结构分析可知, 体系的带隙变化可以通过考察表层Si—Si二聚体中Si原子的配位环境来确定. 对于相同的吸附模型, 无论吸附分子是乙炔还是乙烯, 都具有非常相近的带隙. 吸附构型以及吸附分子的覆盖度对最小带隙及其来源有较大影响. 此外, 研究结果还表明, 杂化密度泛函方法更适合于描述Si(100)表面的电子结构, 尤其是对end-bridge吸附模型.     

二甲醚在Pt(100)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法结合周期性平板模型,研究了二甲醚(DME)分子在Pt(100)表面上的吸附.通过对不同吸附位(顶位、空位和桥位)下的几何结构、吸附能和mulliken电荷布局计算发现,吸附后C-O键和C-H键都有不同程度的伸长,top位的吸附能最大,hcp位最小;top位吸附有利于C-O键的断裂,bri位吸附则更利于C-H键的断裂。     

甲醇在Au(111)表面吸附的密度泛函研究

 采用基于第一性原理的密度泛函理论和周期平板模型相结合的方法,对CH3OH分子在Au(111)表面top, fcc, hcp和bridge位的吸附模型进行了构型优化、能量计算以及Mulliken布居分析,结果表明top位是较有利的吸附位. 吸附的CH3OH解离产生甲氧基CH3O和H, 对它们在Au(111)面的吸附进行的计算表明, bridge和fcc位分别是二者的最佳吸附位. 对过渡态的计算给出了CH3OH在Au表面解离吸附的可能机理: 首先发生 O-H 键的断裂,继而生成甲氧基中间体.     

Acetate coverage effect on the reactivity of vinyl acetate synthesis on Pd/Au alloy surfaces

Vinyl acetate (VA) synthesis on Pd/Au(111) and Pd/Au(100) surfaces has been systematically investigated through first-principles density functional theory (DFT) calculations. The DFT results showed that for VA synthesis, the ‘Samanos’ reaction mechanism (i.e., direct coupling of coadsorbed ethylene and acetate species and subsequent β-hydride elimination to form VA) is more favorable than the ‘Moiseev’ mechanism (i.e., ethylene first dehydrogenates to form vinyl species which then couple with the coadsorbed acetate species to form VA). More importantly, it was found the surface coverage of acetate has a significant effect on the reactivity of VA synthesis, and the activation energy of the rate-controlling step on Pd/Au(100) surface is smaller than that on Pd/Au(111) surface (0.88 vs. 0.95 eV), indicating the former is more active than the latter.     

New insights into the Sn underpotential deposition on Au(100)

The underpotential deposition (UPD) of Sn in the system Au(100)/Sn²⁺, SO₄^2? has been studied by classical electrochemical techniques and in situ scanning tunneling microscopy. The results show that the Sn UPD initiates at relatively high potentials with the formation of a quasi‐hexagonal structure characterized as Au(100) ? (√2 × 7)R45°. This expanded overlayer contributes to the modification of the surface morphology which exhibits flat terraces with step edges showing angles of 60 or 120°. At lower potentials two‐dimensional (2D) islands are formed which tend to grow, causing a coverage increase. In the underpotential region close to the formation of the 3D bulk phase the long time polarization experiments indicate the formation of different Au–Sn alloy phases. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Au单晶表面氟表面活性剂FSN自组装膜的电化学行为

研究Au(111)和Au(100)表面非离子型氟表面活性剂FSN自组装膜的电化学行为.电化学扫描隧道显微术和循环伏安法测试表明,在0～0.8 V电位区间,FSN自组装膜未发生氧化还原,均一性好,可稳定地存在于电极表面,并显著抑制硫酸根离子在电极表面的吸附和Au单晶表面的重构.在FSN自组装膜Au单晶电极的初始氧化阶段,Au(111)表面有少量突起,而Au(100)表面呈现台阶剧烈变化,但FSN自组装膜的吸附结构没有改变.与Au(100)表面相比,Au(111)表面形成的FSN自组装膜可更有效地抑制Au表面的氧化.     

Iodine-Transfer Polymerization (ITP) of Ethylene and Copolymerization with Vinyl Acetate

Controlled radical polymerization of ethylene using different commercially available, cheap, and non-toxic iodo alkyls is performed by iodine transfer polymerization (ITP) under mild conditions (≤100 °C and ≤200 bar). The formed well-defined iodo end-capped polyethylene (PE−I) species is very stable upon storage. Narrow molar-mass distributions (dispersities around 1.6) were obtained up to number average molar masses of 7300 g mol⁻¹. The ethylene copolymerization by ITP (ITcoP) with vinyl acetate allowed to form a broad range of poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) containing from 0 to 85 mol % of VAc unit. In addition, EVA-b-PE block copolymers or EVA-b-EVA gradient block copolymers with different content of VAc in the blocks were obtained for the first time using ITP. Finally, reactivity trends were explored by a theoretical mechanistic study. This highly versatile synthetic platform provides a straightforward access to a diverse range of well-defined PE based polymer materials.     

丙烯腈在Cu(100)表面化学吸附的密度泛函理论研究

利用密度泛函方法, 模拟金属铜原子簇Cu₁₄(9,4,1)的(100)表面, 对丙烯腈(CH₂＝CHCN)在Cu(100)面上不同吸附位的吸附状况进行了理论研究. 结果表明: 丙烯腈分子通过端位N原子垂直吸附在金属表面上为弱化学吸附, 部分电荷从丙烯腈分子转移至铜金属簇; 由N原子的孤对电子与金属铜形成弱σ共价键; 顶位是最佳吸附位, 吸附能为40.7391 kJ•mol^－1, N原子与金属表面间的平衡距离为0.2279 nm; 其次为桥位和穴位, 吸附能分别为36.2513和30.2158 kJ•mol^－1, 平衡距离为0.2194和0.2886 nm; 吸附后C≡N键的强度降低, 活化了丙烯腈分子. 化学吸附使体系的熵减小, 是由于丙烯腈分子的平动和转动因吸附而被限制.     

A Periodic Density Functional Study on Adsorption Properties of Methoxy on Au（111） Surface

1INTRODUCTION Methoxy(CH3O)has been identified as the first intermediate in the decomposition of methanol on extensive list of clean transition metal surfaces,such as Ni(100)[1],Cu(100)[2,3],Cu(111)[4],Ag(111)[5],Au(110)[6],Pd(111)[7]and Ru(0001)[8].The electronic structure of the metal is a determining factor in OH bond scission.In fact,group IB clean surfaces have shown very low activity towards this reaction,al-though there are reports on low amounts of methoxy formed on clean Cu(…