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相似文献
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1.
采用第一性原理方法研究了H2分子在两种Li3N(100)晶面的表面吸附情况. 通过研究Li3N(100)/H2体系的吸附位置、吸附能和电子结构, 发现H2分子在Li3N(100)晶面主要是化学吸附, 但也可以发生物理吸附. 在表面终止原子为Li和N的Li3N(100)表面, 吸附的最稳定结构中H2分子被解离, 最终H原子分别趋于两个N原子的顶位, 形成两个NH基, 吸附能为5.157 eV, 属于强化学吸附|此时H2分子与Li3N(100)表面的相互作用主要源于H1s轨道与Li3N表层N原子的2s, 2p轨道重叠杂化的贡献, 且N-H键为共价键. 在表面终止原子为Li的Li3N(100)表面, 吸附的最稳定结构中H2分子也被解离, H原子趋于穴位, 吸附能为2.464 eV, 也属于强化学吸附|此时Li和H之间为较强的离子键相互作用.  相似文献   

2.
采用第一性原理方法对H2在WO3表面的解离吸附反应进行了研究.首先通过清洁表面模型的计算,证明了c(2×2)重构表面是最稳定的WO3(001)表面构型;进而研究了4种可能的H2解离吸附模型,结果表明最可能的吸附反应为两个氢原子吸附在表面O1c原子上,氢原子被氧化在表面形成水,同时伴随着产生一个表面氧空位.态密度结果表明氢的吸附导致体系能带下移,导带部分填充电子,从而阐明了实验中WO3吸附H2后电导率上升的微观机理.  相似文献   

3.
刘媛媛 《化学学报》2013,71(2):125-129
采用基于色散矫正密度泛函理论的第一性原理方法,研究石墨炔和石墨烯对TiO2光催化性能提高的机理.通过研究发现在石墨炔-TiO2(101)复合物中,石墨炔和TiO2(101)间相互作用较强,TiO2(101)表面上的O原子和其top位的C原子形成离域性强的C—O共价键.电子密度,电子差分密度和Mulliken电荷的计算结果显示,石墨炔复合TiO2(101)晶面更有利于电子在界面间的转移,并减低电子-空穴的复合率.通过对电子结构的分析发现,在石墨炔-TiO2(101)复合物的带隙中引入了多条杂质能级,而石墨烯-TiO2(101)复合物的带隙中没有杂质能级的出现.杂质能级能够为光激发时电子的跃迁提供辅助平台作用,有利于光催化性能的提高.同时石墨炔-TiO2(101)复合物的价带位置比石墨烯-TiO2(101)复合物更低,说明其氧化能力更强,有利于其光催化性能的提高.  相似文献   

4.
在广义梯度近似(GGA)下利用全电势线性化的缀加平面波法(FPLAPW)计算了钛酸钙(CaTiO3)的电子结构.将实验测得的晶胞体积记为V0,计算中所用的晶胞体积记为V.当V/V0=1.0时, Ti离子位移为零相应于总能量低能态,钛酸钙不会发生铁电相变.但如果其体积膨胀10%,则Ti离子的位移将导致能量极小值.这意味着在立方钛酸钙中有发生铁电相变的趋势,表明在钛酸钙中存在着体积诱发的铁电相变,即钛酸钙为先兆型铁电体.态密度在V/V0=1.1时, Ti d电子和O(2) p电子之间存在强烈的轨道杂化,这种杂化是出现铁电性的必要条件.电场梯度的结果也表明了这一点.  相似文献   

5.
采用第一性原理方法,通过计算表面能确定Mg3N2(011)为最稳定的吸附表面,分别研究了H2分子在Mg3N2(011)三种终止表面的吸附性质.研究发现H2分子平行表面放置更有利于吸附,表面能最低的终止表面Model Ⅱ上吸附H2分子最稳定,主要存在三种化学吸附方式:第一种吸附方式,H2分子解离成2个H原子分别吸附在N原子上形成双NH基,这是最佳吸附方式;此时H2分子与Mg3N2表面间主要是H原子的1s轨道和N原子的2s、2p轨道发生作用,N-H之间为典型的共价键.第二种吸附方式中H2分子部分解离,两个H原子吸附在同一个N原子上形成NH2基.第三种吸附方式中H2分子解离成两个H原子,一个H原子和表面N原子作用形成NH基,另一个H原子和表面Mg原子作用形成MgH结构.三种吸附方式不存在竞争关系,形成双NH基的吸附方式反应能垒最低,最容易发生.除此之外H2还能以分子的形式吸附在晶体表面,形成物理吸附.  相似文献   

6.
采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了In2O3电子结构和光学线性响应函数, 系统研究了In2O3电子结构与光学性质的内在关系. 利用计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的In2O3材料的能量损失函数、介电函数、反射图谱, 根据电荷密度差分图分析了In2O3材料的化学和电学特性. 研究结果表明In2O3光学透过率在可见光范围内高达85%, 可作为优异的透明导电薄膜材料. 同时, 计算结果为我们制备基于In2O3透明导电材料的设计与大规模应用提供了理论依据, 也为监测和控制这一类透明导电材料的生长过程提供了可能性.  相似文献   

7.
N掺杂p-型ZnO的第一性原理计算   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了纤锌矿ZnO和N掺杂p-型ZnO晶体的电子结构, 分析了N掺杂p-型ZnO晶体的能带结构、电子态密度、差分电荷分布以及H原子和N2分子对p-型掺杂ZnO的影响.  相似文献   

8.
NO在氧预吸附Ir(100)表面吸附和解离的第一性原理研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用第一性原理密度泛函理论和周期性平板模型研究了NO在O预吸附Ir(100)表面的吸附和解离, 并考察了预吸附的O对可能产物N2, N2O和NO2的选择性的影响. 优化得到反应过程中初态、 过渡态和末态的吸附构型, 并获得反应的势能面信息. 计算结果表明, NO在O预吸附表面最稳定的吸附位是桥位, 其次是顶位. 桥位和顶位的NO在表面存在两条解离通道, 即直接解离通道和由桥位和顶位扩散到平行空位, 继而发生N-O键断裂生成N原子和O原子的解离通道. 此分离机理与洁净表面上NO解离机理相同, 但后一种解离方式优于前一种, 是NO在表面上解离的主要通道. 预吸附的O原子在不同程度上抑制了NO的解离, 导致桥位和顶位NO解离互相竞争. 在O预吸附Ir(100)表面, N2气是唯一的产物, 不会有副产物N2O和NO2的生成, 与实验结果一致. 预吸附的O在N/O低覆盖度下几乎不影响N2气的生成, 但在较高覆盖度下则促进了N2气的生成.  相似文献   

9.
采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构.由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用DFT+U(Hubbard系数)方法对模型的电子结构进行了计算.DFT的计算结果表明N掺杂后,N2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低,而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响.DFT+U的计算却给出截然不间的结果,N掺杂并没有导致带隙能的降低,而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级,反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低.DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.  相似文献   

10.
采用基于密度泛函理论的投影缀加波方法研究了Au、Ag、Cu吸附在缺陷石墨烯单侧和双侧的体系,对吸附体系的吸附能、磁性、电荷转移和电子结构进行了计算和分析. 缺陷石墨烯吸附Au、Ag、Cu体系的吸附能比本征石墨烯增加2 eV以上,说明三种金属原子更容易吸附在缺陷位置;吸附体系的电荷密度差分和电子结构的结果表明,Au、Ag、Cu与缺陷石墨烯之间均为化学吸附. 计算吸附体系的磁性发现,单侧吸附时三种吸附体系均有磁性,磁矩大约为1μB;双侧吸附时,三种吸附体系磁矩大约为2μB.  相似文献   

11.
Spin-polarized periodic density functional theory was performed to characterize H2S adsorption and dissociation on graphene oxides (GO) surface. The comprehensive reaction network of H2S oxidation with epoxy and hydroxyl groups of GO was discussed. It is shown that the reduction reaction is mainly governed by epoxide ring opening and hydroxyl hydrogenation which is initiated by H transfer from H2S or its derivatives. Furthermore, the presence of another OH group at the opposite side relative to the adsorbed H2S activates the oxygen group to facilitate epoxide ring opening and hydroxyl hydrogenation. For H2S interaction with -O and -OH groups adsorption on each side of graphene, the pathway is a favorable reaction path by the introduction of intermediate states, the predicted energy barriers are 3.2 and 10.4 kcal/mol, respectively, the second H transfer is the rate-determining step in the whole reaction process. In addition, our calculations suggest that both epoxy and hydroxyl groups can enhance the binding of S to the C-C bonds and the effect of hydroxyl group is more local than that of the epoxy.  相似文献   

12.
采用量子化学的密度泛甬理论方法,探讨了H2S、HS和S在立方ZrO2(110)面上不同吸附位的吸附情况.构型优化的结果表明:在bridge位H2S以垂直底物平面H原子向上、垂直底物平面H原子向下、平行底物平面和hollow位H2S平行底物平面模式吸附在ZrO2(110)面发生解离吸附.SH和S的最佳吸附位分别为桥位和顶位.Mulliken布局和态密度分析显示S原子的p轨道与Zr原子的d轨道发生相互作用.通过计算解离反应的能垒,表明H2S分子在立方ZrO2(110)面发生两步解离.  相似文献   

13.
使用溶胶-凝胶法制备了LaCoO3催化剂,采用XRD、BET和XPS等方式对催化剂进行了表征,考察了该催化剂制备过程中煅烧温度、表面活性剂PEG-6000和PEG-20000含量对其H2S选择氧化制硫磺反应催化活性的影响。结果表明,表面活性剂PEG-6000及PEG-20000的添加能明显提高LaCoO3的催化活性。0.02 mol La(NO33+0.02mol Co(NO32溶液中添加0.30 g PEG-20000、煅烧温度为650℃时所制备的LaCoO3催化活性最好;在最佳反应温度260℃下,H2S的转化率达到96.10%,硫选择性为93.77%。  相似文献   

14.
茅珏榛  周劲松  李学谦  周启昕  曹辉 《应用化学》2018,35(12):1497-1506
采用等体积浸渍煅烧法制备钴改性活性焦(Co-AC),并采用BET、XRD等分析手段进行表征。 利用固定床吸附实验台,研究了模拟煤气(N2、H2、CO、H2S)气氛下汞的吸附特性,重点关注H2S对汞吸附的影响。 结果表明,5%负载量的Co-AC在120 ℃和H2S作用下具有优异的脱汞能力,2 h内平均脱汞效率高达97.8%。 此外基于密度泛函理论,首先计算了H2S、HS及S在Co3O4(110)表面的吸附能及键长,通过比较H—S键键长的变化得出H2S会逐步解离成HS与S,然后将优化后的S-Co3O4(110)作为Hg的吸附基底,研究其吸附特性,得出Hg与S反应生成稳定的HgS,吸附能为-3.503 eV,证明了汞的吸附遵循Eley-Rideal机制。 Co-AC吸附剂在高温下脱汞性能受到极大的抑制,因为随吸附温度升高,表面活性硫的减少及硫和汞的反应平衡常数下降显著,导致汞的脱除能力下降。 本文采用了实验加模拟的手段,探明了H2S存在时Hg0在钴基吸附剂表面的反应机理,为协同脱除煤气中的H2S和Hg0提供了理论指导。  相似文献   

15.
Most reported fluorescent probes have limitations in practical applications in living systems due to the strong autofluorescence background,construction of probes with near-infrared(NIR) fluorescence emission is an accessible approach for addressing this challenge.We here designed a NIR fluorescent probe for monitoring the endogenous production of H_2S in living cells.The designed probe showed significant NIR fluorescence turn-on response to H_2S with high selectivity,enabling the sensitive detection H_2S.Importantly,the probe could be applied in monitoring the endogenous production of H_2S in raw 264.7 macrophages.This study showed that fluvastatin can promote the activity of cystathionineγ-lyase(CSE) for generation H_2S.  相似文献   

16.
The effect of H2S on hydrodenitrogenation (HDN) of pyridine over alumina supported Mo, Ir and mixed Ir-Mo sulfide catalysts was studied. The pyridine hydrogenation was inhibited by H2S on all catalysts, while the cleavage of the C-N bond of intermediate piperidine was facilitated on the Mo and inhibited on the Ir and Ir-Mo catalysts. The promotional offect between Ir and Mo was observed in the piperidine cleavage both in the presence and absence of H2S.  相似文献   

17.
In-depth understanding of the mechanisms of hydrogen sulfide (H2S) adsorption on catalysts during desulfurization from industrial waste gas streams is important for developing effective catalysts to be used in the decomposition of H2S. In this work, the dissociation behavior of H2S adsorbed on a single-atom catalyst (Ti or V-decorated Ti2CO2 surface) was investigated by performing density functional theory (DFT) calculations. The corresponding diffusion behavior revealed that Ti or V atoms could be dispersed on the Ti2CO2 monolayer, without aggregation in the form of single atoms. In addition, analyses of the partial density of states (PDOS), Hirshfeld charges, and electron density difference indicated that the decorated Ti or V atoms led to charge redistribution on the Ti2CO2 surface and significantly improved the interaction between the H2S gas molecules and Ti2CO2, thereby enhancing the catalytic activity of V/Ti2CO2. In order to gain a deeper understanding of the mechanism of H2S decomposition (H2S → HS* + H* → H2 + S*), a comparative analysis of the results for the decomposition of H2S on the Ti/Ti2CO2 and V/Ti2CO2 surfaces was carried out. The catalytic dissociation behavior of H2S is explained as follows: once H2S is adsorbed on the V/Ti2CO2 or Ti/Ti2CO2 surface, it spontaneously dissociates into HS*/H* without any energy barrier on the catalyst surface. Subsequently, the V atoms would not only promote the cleavage of the H-S bond, but also play a major role in the formation of S atoms. Moreover, the rate-limiting step for the entire process proceeded on the Ti/Ti2CO2 surface with an energy barrier of 0.86 eV, while that for V/Ti2CO2 was 0.28 eV, indicating that the H2S molecules easily dissociated into S and H2 on the V/Ti2CO2 surface at room temperature. The reaction time for H2S decomposition on the V/Ti2CO2 surface at 500 K was 65.79 ns, which was almost two orders of magnitude higher than that at room temperature. Thus, the decomposition of H2S on the V-doped Ti2CO2 surface is associated very fast kinetics. Furthermore, the S atoms can form elemental sulfur with aggregation on the V/Ti2CO2 surface to promote recycling reactions. Compared with previously reported catalytic systems, the single-atom catalyst (SAC) V/Ti2CO2 catalyst has greater application prospects in terms of sustainable economy or removal efficiency for H2S treatment. Our results suggest that V-doped Ti2CO2 is an excellent candidate for a highly effective non-noble metal catalyst applicable to H2S decomposition.   相似文献   

18.
合成了TiO_2-CeO_2柱撑黏土负载V_2O_5催化剂,通过XRD、氮气吸附脱附、TG、FT-IR、H_2-TPR、NH_3-TPD、XPS等方法对其物理化学性质进行了表征,研究了该催化剂在H2S选择性催化氧化反应中的活性。结果表明,负载5%V_2O_5的TiO_2-CeO_2柱撑黏土在180℃下催化效果最好,且尾气中不含SO_2。V_2O_5、TiO_2和CeO_2之间的相互作用提高了催化剂的活性,CeO_2提高了催化剂的热稳定性,同时提供大量晶格氧,加强了V_2O_5的氧化还原作用,降低了反应温度;TiO_2加强了VO_x和CeO_x的再氧化,降低了硫酸盐的覆盖率,从而降低了催化剂的失活速率。  相似文献   

19.
Gaussian-2 ab initio calculations were performed to examine the six modes of unimolecular dissociation of cis-CH3CHSH+ (1+), trans-CH3CHSH+ (2+), and CH3SCH2+ (3+): 1+→CH3++trans-HCSH (1); 1+→CH3+trans-HCSH+ (2); 1+→CH4+HCS+ (3); 1+→H2+c-CH2CHS+ (4); 2+→H2+CH3CS+ (5); and 3+→H2+c-CH2CHS+ (6). Reactions (1) and (2) have endothermicities of 584 and 496 kJ mol−1, respectively. Loss of CH4 from 1+ (reaction (3)) proceeds through proton transfer from the S atom to the methyl group, followed by cleavage of the C–C bond. The reaction pathway has an energy barrier of 292 kJ mol−1 and a transition state with a wide spectrum of nonclassical structures. Reaction (4) has a critical energy of 296 kJ mol−1 and it also proceeds through the same proton transfer step as reaction (3), followed by elimination of H2. Formation of CH3CS+ from 2+ (reaction (5)) by loss of H2 proceeds through protonation of the methine (CH) group, followed by dissociation of the H2 moiety. Its energy barrier is 276 kJ mol−1. On both the MP2/6-31G* and QCISD/6-31G* potential-energy surfaces, the H2 1,1-elimination from 3+ (reaction (6)) proceeds via a nonclassical intermediate resembling c-CH3SCH2+ and has a critical energy of 269 kJ mol−1.  相似文献   

20.
γ-Mo2N催化剂上H2及NO吸附性质的TPD-MS研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用TPD-MS方法研究了H2及NO在γ-Mo2N上的吸附状况.单独的H2-TPD结果表明,当H2在673K吸附时,在443K、573K及723K得到了三个H2脱附峰,表明γ-Mo2N上有三种不同能量的H2吸附位.NO-TPD结果表明,NO吸附后亦有三个脱附峰(383K、493K、543K),对应着γ-Mo2N上三种不同能量的NO吸附位:低、中、高能吸附位.NO既可以以解离状态,又可以以一种NO三聚态(dimerordinitrosyl)的形式吸附在γ-Mo2N上,这些吸附物种在脱附过程中产生大量的N2及少量的N2O.对比NO吸附在不同处理条件的γ-Mo2N上的TPD结果可知,NO是吸附在γ-Mo2N上的MO的配位不饱和中心上,这些吸附中心既可通过还原催化剂,又可通过在773K抽空钝化态的γ-Mo2N而产生,H2和NO共吸附的结果表明,预吸附H2再吸附NO后,H2和NO的脱附量均大大减少,且只有两个脱附峰出现.NO只在363K及493K出现两个脱附峰,表明预吸附氢占据了NO的强吸附位,且NO很难取代它,从而使NO只能吸附在能量较低的吸附位上;而H2只在523K及723K出现两个脱附峰,且伴随着H2的脱出有N2和H2O的产生,表明在γ-Mo2N上NO可能与预吸附氢形成了一种复合相MoHx(NO)y,它在脱附时分解为H2、N2及H2O.  相似文献   

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