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.     

水在光诱导制备TiO2(110)表面BBO氧空位过程中的抑制作用 (cited: 1)

利用程序升温脱附谱研究了用266 nm激光在表面制备不同氧空位浓度的方法．实验表明利用266 nm激光能够很容易产生表面氧空位．同样90 s光照,在光子数密度大于6.7×10¹⁶ photons/cm²s的时候,表面氧空位浓度和和光子数密度成线性关系．在光照过程中,没有观测到氧气和钛原子的脱附,表明利用266 nm激光在TiO₂(110)-(1×1)制备氧空位是一种有效而且温和的方式．而在表面提前吸附水利用激光产生氧空位的速率比干净的表面慢了两个数量级．进一步研究表面,预先吸附了水后,在光照过程中水更容易脱附,导致桥氧原子的脱附被抑制,降低了氧空位产生的速率     

NO在清洁和Cs覆盖的Ru(10-10)表面上吸附的热脱附谱

用热脱附谱等方法研究了ＮＯ分别在清洁和Ｃｓ覆盖的Ｒｕ（１０＾－１０）表面上的吸附。结果表明：存在两种ＮＯ分子吸附态（ａ１,ａ２）,脱附温度分别处于３２５℃和５５０℃附近。Ｃｓ的存在增加了Ｒｕ（１０＾－１０）表面上ａ２态的吸附位置,提高了该态的脱温度。Ｃｓ在Ｒｕ（１０＾－１０）表面的存在同时促进了吸附ＮＯ分子的分解。ＮＯ在Ｒｕ（１０＾－１０）表面上分解后形成吸附Ｏ原子和Ｎ原子。Ｎ原子复合以Ｎ２在约５     

甲醇在TiO2(110)表面光催化氧化的波长相关性

用程序升温脱附谱的方法研究了甲醇在TiO₂(110)表面光催化氧化的波长相关性．对于不同波长的激发光,甲醇光催化解离的产物相似,都是在光照的过程中通过O-H键和C-H键的断裂形成甲醛,解离出的氢原子转移到相邻的两配位的桥氧原子(O_b)上形成O_bH．但是反应速率与激发光波长强烈相关．在360 nm光照下,甲醇的反应速率是400 nm光照时的4.8倍．这与以前使用时间分辨的飞秒激光吸收光谱测量的结果是一致的,他们认为近带隙激发和过带隙激发产生的电荷相比,前者的复合速率要远快于后者．     

基于TPD的表面光化学动力学研究装置

搭建了一套基于程序升温脱附谱(TPD)探测方法用于研究不同表面光化学过程动力学和机理的质谱系统. 该装置通过不同真空泵组合,共同抽气,使得探测区域的真空达到0.2 nPa. 与以前相似的仪器相比,探测区域H2和CH4的背底下降了两个数量级,其他残余气体的背底下降了大约一个数量级. 在这种真空条件下能有效的提高TPD和时间飞渡谱的信噪比,对于研究光催化过程更加有利. 这套装置研究了266 nm的光在TiO₂(110)表面产生氧空位的光化学行为,其结果表明这套基于TPD的表面光化学动力学研究装置对研究表面光化学过程十分有效.     

锐钛矿型TiO2(001)-(1×4)表面还原型缺陷对乙醛偶联反应的作用

本文利用程序升温脱附技术(TPD)研究了乙醛吸附在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面的化学性质. 实验结果表明完整晶格位点对乙醛反应表现极为惰性,而表面上的还原型缺陷位点在热驱动下可有效地使乙醛分子通过碳-碳偶联反应生成2-丁酮和丁烯. 提出了乙醛在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面偶联反应主要是通过表面还原型缺陷位吸附成对的乙醛分子,因为表面已有的钛原子对还原型缺陷为乙醛分子提供了合适的吸附位点.     

基于非平衡电桥原理的热导池

热导池的核心结构是非平衡电桥,介绍了热导池的工作原理,并进行了程序升温还原和程序升温脱附实验.     

NO分子在钙钛矿表面吸附的红外光谱分析

用柠檬酸络合法合成了LaMnO3、LaCoO3和LaFeO3.NO分子红外光谱表明在上述化合物中存在不同类型的不饱和配位阳离子.对于LaFeO3来说,不饱和配位Fe2 的出现与表面缺陷有关;对于LaCoO3和LaMnO3表面来说,主要是不饱和配位Me3 与氧的配位性更强.     

异丙醇在锐钛矿TiO2(101)表面的光化学

通过程序升温脱附谱的方法探究了266 nm激光照射下异丙醇在锐钛矿TiO₂（101）表面的光化学,并提出了详细的解离机理.在光照作用下,异丙醇发生分步解离：首先,O-H键断裂生成异丙氧基;然后,仲碳的C-H键在光照的作用下进一步发生解离,从而生成丙酮,两步生成的氢原子均转移到相邻的桥氧上.在升温过程中,这部分氢原子会与分子态的异丙醇发生置换反应,从而以低温水和高温异丙基的形式从表面脱附出来.     

CrOx在ZrO2上的分散状态及其CO还原NO性能的研究

利用ＸＲＤ和ＢＥＴ等物理技术研究了ＣｒＯｘ对ＺｒＯ２的抗烧结性能及Ｃｒ的分散状态ｒＯｘ是良好的ＺｒＯ２抗烧结剂,会抑制ＺｒＯ２晶型从无定形→四方→单斜的相变过程;ＣｒＯｘ与ＺｒＯ２之间的强相互作用还有利用于ＣｒＯｘ在ＺｒＯ２表面的分散,ＺｒＯ２表面的分散,ＮＯ的ＴＰＤ－ＭＳ实验表明,ＮＯ在ＣｒＯｘ／ＺｒＯ２表面存在两种与ＺｒＯ２作用强弱不同的吸附态,在程序升温脱附过程中发生了ＮＯ的离解反应。ＮＯ＋     

汞在Ti2NO2 MXene表面吸附氧化的第一性原理计算

汞是一种有毒的重金属,在生产生活中以各种形式排放的汞对生态及人类健康都存在一定程度的威胁.因此,寻找高效的汞吸附剂具有十分重要的意义.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了汞在Ti₂NO₂(MXene)和具有一个氧空位缺陷的Ti₂NO₂(Ov-Ti₂NO₂)上的吸附和氧化机理.计算结果表明Hg⁰在Ti₂NO₂表面的吸附为物理吸附,在Ov-Ti₂NO₂表面为化学吸附. Ti₂NO₂表面氧空位的存在可以改善HgO与Ov-Ti₂NO₂之间的相互作用,从而使吸附能提高116 kJ/mol. Hg⁰在Ov-Ti₂NO₂表面氧化为HgO的反应能垒为92.55 kJ/mol,小于其在Ti_2<...     

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性

采用密度泛函理论（DFT）体系广义梯度近似（GGA）第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO₂（101）表面吸附NO₂分子光学气敏传感的微观机理.结果表明：Cu和Cr原子易于掺入TiO₂（101）表面,掺杂表面能稳定地吸附NO₂分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO₂分子后,Cu掺杂TiO₂（101）表面对分子的吸附能最大,吸附后结构更稳定,分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现,NO₂分子与基底表面间发生电荷转移,转移电子数目：Cu掺杂表面 > Cr掺杂表面 > 无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现,在Cu掺杂表面吸附分子后,光学性质变化最明显,说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中,Cu与Cr都有4s价电子结构,其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性,增加了其还原性.对于氧化性气体,可以提升表面与分子的氧化还原作用,而Cu的4s电子更加活泼,从而光学气敏传感特性更加明显.因此,Cu掺杂的TiO₂对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.     

Effect of lattice strain on the oxygen vacancy formation and hydrogen adsorption at CeO2(111) surface

Using first-principles calculation, the effect of lattice strain on the oxygen vacancy formation at CeO₂(111) surface has been investigated. The tensile strain facilitates the oxygen vacancy formation at the surface and the compressive strain hinders the process. This is in part due to the strengthening or weakening of the surface Ce–O bond under the lattice strain. On the other hand, a more open surface with a larger lattice constant can better accommodate the larger Ce³⁺ and thus facilitate the structural relaxation of the reduced surface. The studies on the strain effect on the atomic hydrogen adsorption at the defect-free CeO₂(111) surface show that the adsorption strength monotonously increases with the increase of the lattice strain, further confirming the tunable surface chemical activity by lattice strain.     

奥硝唑在TiO_2(101)晶面上吸附特征的理论研究

奥硝唑残留是一种新兴污染物,对环境和人类健康具有巨大的威胁.采用密度泛函理论,研究了奥硝唑在锐钛矿TiO_2(101)晶面的吸附特性.优化了奥硝唑在锐钛矿TiO_2(101)晶面的吸附结构,计算了最佳吸附位点,吸附能,态密度,电子结构图.结果表明,当咪唑环上N(3)原子吸附在TiO_2的Ti(5)原子上时,吸附能最大,为最稳定的吸附构型.通过对吸附构型的分析,我们发现C(2)-N(3)键呈现变弱趋势,我们推测奥硝唑在TiO_2表面降解的可能性以及反应活性位点就是咪唑环上C-N键.     

Zn吸附到含有氧空位(VO)以及羟基(-OH)的锐钛矿相TiO2(101)表面电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了Zn吸附到TiO₂(101)清洁表面、含有氧空位(V_O)的缺陷表面以及既含有氧空位(V_O)又含有羟基(-OH)表面的能量、Mulliken重叠布居数以及电子结构, 并找到了Zn在每种表面的最稳定结构(分别为模型(c), 模型(aI)以及模型(aII)). 通过对三种表面稳定结构的分析、对比发现: 首先, Zn原子吸附到清洁TiO₂(101)表面上, 主要与表面氧相互作用, 形成Zn–O共价键; 其次, 当Zn原子吸附到缺陷表面时, 吸附能减小到-1.75 eV, 说明Zn更容易吸附到氧空位上(模型(aI)); 最后, 纵观表面模型的能带结构以及态密度图发现, -OH的引入并没有引进新的杂质能级, Zn吸附此表面, 即Zn-TiO₂-V_O-OH, 使得禁带宽度缩短到最小(1.85 eV), 从而有望提高TiO₂的光催化活性. 关键词： 密度泛函理论 氧空位 羟基 Zn原子     

高氧空位浓度对金红石TiO2导电性能影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了 纯的和不同高氧空位浓度金红石型TiO_2-x (x=0, 0.083, 0.125, 0.167, 0.25)超胞的能带结构分布、态密度分布.同时, 采用局域密度近似+U方法调准了带隙.结果表明, 高氧空位浓度越高, 金红石型TiO₂的最小带隙越变窄、电子有效质量越减小, 自由电子浓度越高, 电子迁移率越低、电导率越低.计算结果与实验结果的变化趋势相符合. 关键词： 高氧空位 2')" href="#">金红石型TiO₂ 电导率 第一性原理     

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.     

First principles study of oxygen adsorption on the anatase TiO2 (101) surface

The main objective of this study is to understand the sensing origin of anatase TiO₂ and provide an insight into why gas sensitivity of anatase TiO₂ is not so excellent.

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