Pd(510)台阶面对氢分子解离吸附的影响

本文应用对势方法构造了Ｈ２－Ｐｄ（１００）和Ｈ２－Ｐｄ（５１０）体系相互作用的ＬＥＰＳ势能面．考察了氢分子在Ｐｄ（１００）面上的非活化前驱态解离吸附特性，理论结果和实验符合得很好．对氢分子在Ｐｄ（５１０）台阶面上的解离吸附行为的研究表明，由于台阶的影响，在台阶下形成了非活化直接解离通道，在台阶上及台阶边棱处，主要存在非活化前驱态解离通道；在台阶面上发现了氢分子的活化吸附．     

Ni(510)台阶面对氢分子解离吸附的影响

应用对势方法获得Ｈ２／Ｎｉ（１００）和Ｈ２／Ｎｉ（５１０）相互作用体系的ＬＥＰＳ势能面，考察了氢分子在Ｎｉ（１００）面上的解离吸附行为。理论计算结果和实验结果符合很好，对Ｈ２／Ｎｉ（５１０）体系的研究表明，台阶的作用为：（１）在台阶下部，氢分子直接解离的最低能量反应途径密度增大，且平动活化垒降低，（２）在台阶上部及台阶边棱处，前驱态的最低能量反应途径密度增大。因此，台阶处成为氢分子解离和复合的活性     

氢原子在Ni(100), Ni(111)和Ni(110)面上吸附扩散势能面的结构

本文构造了氢-镍相互作用的5参数Morse势, 用经典的对势方法研究氢原子在Ni(100), Ni(111)和Ni(110)面上的吸附和扩散, 得到氢原子在三个表面上的吸附位、吸附几何、结合能及本征振动等数据, 和实验结果符合得很好。同时, 系统地研究了三个体系的吸附扩散势能面结构。     

Ni(115)台阶面对氢表面微观动力学行为的影响

用５参数Ｍｏｒｓｅ势模拟氢－镍表面体系相互作用势，考察了氢原子在Ｎｉ（１１５）台面上吸附扩散行为。同时构造了氢分子与Ｎｉ（１００）和Ｎｉ（１１５）台阶面 相互作用推广的ＬＥＰＳ势面面，考察了氢分子解离化学吸附的微观动力学性质。     

氢原子在Ni(111)次表面和Ni(211)、(533)台阶面上的吸附与振动

应用原子与表面簇合物相互作用的五参数Morse势(5-MP)方法对氢原子在Ni(111)表面和次表面以及Ni(211), (533)台阶面进行了系统研究, 得到了氢原子在上述各面的吸附位、吸附几何、结合能和本征振动频率. 计算结果表明, 在Ni(111)面上, 氢原子优先吸附在三重位, 随着覆盖度的增加会吸附在次表面八面体位和四面体位. Ni(211), (533)的最优先吸附位都是四重位, 当氢原子的覆盖度增大时占据(111)平台的三重吸附位. 靠近台阶面的吸附位受台阶和平台高度的影响很大. 此外, 我们计算了氢原子在各表面的不同吸附位的扩散势垒, 获得氢原子在各表面的最低能量扩散通道.     

氢在Mg_2Ni(100)面的吸附及扩散

运用第一性原理研究氢在清洁和掺杂Al的Mg2Ni(100)面的吸附及扩散.在清洁Mg2Ni(100)表面,氢原子可稳定地吸附于Mg-Ni桥位和Mg-Mg桥位,吸附能为1.19-1.52eV.在掺杂Al的Mg2Ni(100)表面,氢原子可稳定吸附于Al-Ni、Mg-Ni、Mg-Al桥位,吸附能为0.10-0.29eV.氢在掺杂Al的Mg2Ni(100)表面的吸附能低于其在清洁表面的吸附能,说明掺杂Al后氢原子与表面的相互作用减弱.过渡态计算结果表明,氢原子由清洁的Mg2Ni(100)面及掺杂Al的Mg2Ni(100)面扩散至次表层的势垒分别为0.59及-0.04eV,掺杂Al后氢原子的扩散势垒降低,说明氢原子更易由掺杂Al表面扩散至次表层.Al原子替代Mg2Ni(100)面的Mg原子减弱氢原子与表面的相互作用,降低氢原子由表层扩散至次表层的势垒,这可能是Mg2Ni合金掺杂Al可改善其吸氢动力学性能的主要原因之一.     

硫原子在镍低指数表面和(311)台阶面的吸附

应用原子和表面簇合物相互作用的5参数Morse势方法(简称5-MP)构造了S-Ni表面簇合物体系的解析势函数.首先对S-Ni低指数表面体系进行了研究,并获得了全部临界点性质.计算结果表明:硫原子在Ni(100)面上的稳定吸附态为四重洞位,在Ni(111)面上,硫原子吸附于三重位,硫原子在Ni(110)面上的吸附位有所变化.第一与第二周期的原子在(110)面上的稳定吸附态大都为赝式三重位和长桥位,而硫原子却吸附在Ni(110)面的四重洞位.理论分析结果和实验推测结果符合得很好.同时,还对S-Ni(311)台阶面吸附体系进行了研究.理论结果表明:S-Ni(311)表面吸附体系只存在四重吸附态和hcp三重吸附态,fcc三重吸附态在和四重吸附态的竞争中完全湮灭.对于S-Ni表面吸附体系,理论结果给出S原子的表面吸附结合能和表面簇合物的粗糙度有关.结合能从小到大的顺序为(111)<(100)<(110)<(311).     

氢原子在Ru(0001)和Ru(100)面上吸附扩散势能面的结构

本文构造了H—Ru相互作用的五参数Morse势,用经典的对势方法研究了氢原子在Ru(0001)和RU(1010)面上的吸附和扩散,得到了氢原子在两个表面上的吸附位、吸附几何、结合能及本征振动等数据与实验结果符合得很好;同时研究了两个体系的吸附扩散势能面结构.     

镍和铂单晶(111)面上氢解离的比较研究

镍和铂单晶（１１１）面上氢解离的比较研究周鲁，孙本繁，吕日昌，唐向阳，滕礼坚（中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室，大连１１６０２３）关键词镍晶面，铂晶面，氢解离吸附，位能面，分子催化过渡金属镍和铂是催化加氢、脱氢以及临氢重整的重...     

氧分子在Cu2O(111)表面吸附与解离的理论研究

本文采用密度泛函方法结合周期性平板模型,研究了氧原子和氧分子在完整和存在缺陷的Cu₂O(111)表面的吸附。计算结果表明氧原子倾向于吸附在配位饱和的Cu_CSA位,而对于氧分子,则强烈倾向于吸附在配位不饱和的Cu_CUS位。氧分子在含有氧空位的缺陷表面的优势吸附位为平行吸附于空位上方的桥位。过渡态的计算表明氧分子在缺陷表面的解离是一个活化能很小的放热过程。     

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.     

Theoretical Studies on Adsorption and Diffusion of Hydrogen Atom on Pd（311） and Ni（311） Stepped Surface

The adsorption and diffusion of hydrogen atom on open rough Pd(311) and Ni(311) stepped surface were investigated in detail using 5-parameter Morse Potential (5-MP for short) method. The results on theoretical studies indicate that only threefold adsorption states exist at low coverage, and fourfold states are annihilated on the top layer which become the diffusion channels between threefold adsorption states due to strong competition and repulsion between hydrogen adatoms.     

H原子在Ru(1121)台阶面上的吸附位和吸附态

利用原子和表面簇合物相互作用的五参数Morse势方法(简称5-MP)研究了H-Ru(1121)台阶面吸附体系,并利用推广的LEPS方法研究了2H-Ru(1121)体系,探讨了表面吸附态之间的相互作用.研究结果表明,H原子在开放的Ru(1121)台阶面表面上的晶胞存在4种不等价的表面三重吸附态.还存在两类与表面有直接扩散通道的内层吸附态.理论分析表明,TDS实验出现的α态是与内层吸附态有强相互作用的强排斥表面吸附态,β态为弱排斥表面吸附态,而γ态为与内层吸附态无相互作用的表面吸附态.实验上将α态归属为四重吸附态的推测没有获得理论结果的支持.     

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.     

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.     

Adsorption and Diffusion of O Atoms on Ag（210） Stepped Surface

The O-Ag(210)surface adsorption system was studied via the five-parameter Morse potential theory.Meanwhile,the 2O-Ag(210)system was investigated via the extended London-Eyring-Polanyi-Sato(LEPS)potential theory to learn the interaction between the adsorption states.Calculated results demonstrate that there are two stable on-surface adsorption sites(B and H)for O atoms on Ag(210)stepped surface.And the perpendicular vibrations are 30.3 and 42.9 meV,which are close to that observed in high resolution electron energy loss spectroscopy(HREELS).Also,there exists an octahedral subsurface adsorption state with a high vibrational frequency,and the interaction between the on-surface and subsurface O species is slight.The mode at 54.6 meV,which is close to that observed in HREELS(54-56 meV),is because of the vibration of the O atom on B site under the influence of that on H site.     

Oxygen Atom Adsorption and Diffusion on Pd Low-index Surfaces and （311） Stepped Surface

Introduction Atom adsorption on transition metal surfaces has attracted special attention as a base for understanding the fundamental processes of oxidative catalysis. Particularly interesting is the adsorption and diffusion of oxygen on well-defined metal surfaces. An oxygen covered palladium surface, for example, plays a central role in several important reactions such as oxidation of carbon monoxide and ammonia. In particular, the (100), (111), (110) surfaces and the interactions with oxyge…