C2H4在清洁和有Cs覆盖的Ru(0001)表面吸附的TDS研究

用热脱附谱(TDS)方法研究了乙烯(C₂H₄)在Ru(0001)表面上的吸附.在低温下(200K以下)乙烯可以在清洁及有Cs的Ru(0001)表面上以分子状态稳定吸附,在衬底温度升高至200K以上时,乙烯发生了脱氢分解反应,乙烯分解后的主要产物为乙炔(C₂H₂).在清洁的Ru(0001)表面,乙烯有两种吸附状态,脱附温度分别为275K和360K.而乙炔的脱附温度为350K.在Ru(0001)表面有Cs的存在时,乙烯分解关键词：乙烯钌(0001)表面铯钌(0001)表面乙烯钌(0001)表面铯钌(0001)表面     

ZnO(0001)表面吸附B的电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似,对清洁ZnO(0001)表面及B/ZnO(0001)吸附体系进行了几何结构优化,计算了B/ZnO(0001)吸附体系的吸附能、能带结构、电子态密度和光学性质.计算结果表明:B在ZnO(0001)表面最稳定的吸附位置是T₄位.吸附后B/ZnO(0001)吸附体系表面带隙有所减小,表面态的组成发生变化,n型导电特性有一定程度的减弱,同时,对紫外光的吸收能力显著增强.关键词：ZnO(0001)表面B吸附电子结构光学性质     

α-Al2O3(0001)表面原子缺陷对ZnO吸附影响

采用基于密度泛函理论的分子动力学方法,对α-Al₂O₃(0001)表面 Al,O原子空位缺陷及其对ZnO吸附进行了理论计算.电子局域函数显示了表面空位处的电子密度变化,表面Al原子空缺处有非常明显的缺电子区域,悬挂键临近O的电子密度增大,有利于对Zn的吸附;O原子空缺处的Al原子处存在孤立电子,其ELF值为005—03,将有利于同电负性较大的O或O^2-结合.通过吸附动力学模拟与体系能量的计算发现,表面缺陷显著增强了表面 的化学吸附,空缺原子处都被吸附原子填补,吸附结合能远大于单晶表面的情况.在Al空缺的表面,由于ZnO的O与表面O形成双键,破坏了α-Al₂O₃(0001)表面O六 角对称结构,减小了 O的表面扩散,从而不利于规则的ZnO薄膜生长.相反,O的空缺表面,弥补了α-Al_{2O3(0001)表面O空位缺陷,不影响基片表面O六角对称结构.}     

TiO2分子在GaN(0001)表面吸附的理论研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,计算了TiO₂分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、吸附能量和吸附位置. 计算结果表明不同初始位置的TiO₂分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga-O化学键表现出共价键特征,化学结合能达到7.932-7.943eV,O-O连线与GaN[1120]方向平行,与实验观测(100)[001] TiO₂//(0001)[1120]GaN一致. 通过动力学过程计算分析,TiO₂分子吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,稳定吸附结构和优化结果一致.关键词：GaN(0001)表面2分子')\" href=\"#\">TiO₂分子密度泛函理论吸附     

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．     

α-Al2O3(0001)基片表面结构与能量研究

对α-Al₂O₃(0001)晶体表层三种不同终止原子结构的计算模型, 在三维周期边界条件下 的κ空间中,采用超软赝势平面波函数描述多电子体系.应用基于密度泛函理论的局域密度 近似,计算了不同表层结构的体系能量,表明最表层终止原子为单层Al的表面结构最稳定. 对由10个原子组成的菱形原胞进行了结构优化,得到晶胞参数值(a₀＝0.48178n m)与实验 报道值误差小于1.3%.进一步计算了超晶胞(2×2)表面弛豫,弛豫后原第2层O原子层成为最 表层; 对不同表层O,Al原子最外层电子进行了布居分析,表面电子有更大的概率被定域在 O原子的周围,表面明显地表现出O原子的电子表面态.关键词：2O₃(0001)')\" href=\"#\">α-Al₂O₃(0001)超软赝势表面结构表面态     

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

构建了一个ZnO沉积在α-Al₂O₃(0001)表面生长初期的模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400,600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力,因此温度对ZnO/α-Al₂O₃(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中,O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数,O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在,400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长,具有Zn六角平面对称特征,且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长,且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al₂O₃基片表面处,Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷.关键词：扩散薄膜生长2O₃(0001)')\" href=\"#\">α-Al₂O₃(0001)ZnO     

ATLEED研究6H-SiC(0001)-(3×3)R30°重构表面

低能电子衍射(LEED)对6H-SiC(0001)-(3×3)R30°表面的研究结果表明,该表面有1/3单层的Si原子吸附在T4空位上与第一个SiC复合层中的三个Si原子键接,它们之间的垂直距离为0.171nm.通过对该表面10个非等价垂直入射衍射束的自动张量低能电子衍射(ATLEED)计算,得到“最佳结构”由于表面SiC复合层堆积顺序不同而产生的三种表面终止状态(surface termination)的混合比例为S1∶S2∶S3=15∶15∶70,理论计算与实验I-V曲线比较得到可靠性因子RVHT=0.165,RP=0.142,表明表面生长符合能量最小化的台阶生长机制.     

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     

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

构建了一个ZnO沉积在α-Al2O3(0001)表面生长初期的模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400,600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力,因此温度对ZnO/α-Al2O3(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中,O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数,O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在,400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长,具有Zn六角平面对称特征,且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长,且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al2O3基片表面处,Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷.     

CO吸附对乙醛在Co(0001)表面降解和多聚的影响

The adsorption and reaction of acetaldehyde on the clean and CO pre-covered Ru(0001) surfaces have been investigated using temperature programmed desorption method. On the clean Ru(0001) surface, the decomposition of acetaldehyde is the main reaction channel, with little polymerization occurring. However, on the CO pre-covered Ru(0001) surface, the decomposition of acetaldehyde is inhibited considerably with increasing CO coverage. Whereas, the polymerization occurs efficiently, especially at high CO coverage (θ_CO>0.5 ML), which is strongly CO coverage dependent. Combined with previous studies, the well-ordered hexagonal structure of CO layer formed on the Ru(0001) surface at high CO coverage that matches the configuration of paraldehyde is likely to be the origin of this remarkable phenomenon.     

CO分子在Co(0001)表面吸附的第一性原理研究

应用第一性原理对CO分子在Co(0001)表面( squar3× squar3)R30°−CO吸附结构进行不同形式的密度泛函计算研究. 结果表明：吸附能修正前,仅RPBE泛函预测CO顶位吸附;而修正后PW91、PBE和PKZB泛函结果也表明CO分子Top顶位吸附最稳定,与实验结果一致.对于吸附几何结构、吸附前后体系功函、C-O伸缩振动频率和CO分子态密度分布,所有泛函给出一致的结果,且与已有实验结果符合.     

Intermittent temperature-programmed desorption study of perovskites used for catalytic purposes

A differential desorption technique, called intermittent temperature-programmed desorption (ITPD), was used to give new insights into the properties of La_1−xSr_xCo_0.8Fe_0.2O₃ perovskites as a contribution to improve their performances with respect to various important application fields such as catalysis, electrocatalysis and solid oxide fuel cells (SOFC). Both ITPD and interrupted TPD (carried out at different heating rates) evidenced two distinct oxygen adsorbed states, desorbing at temperatures lower than 400 °C, corresponding to less than 5% of a compact monolayer of oxide ions. The first one, for low desorption temperatures (lower than 290 °C) exhibits a heat of adsorption (ΔH) distribution from 101 to 121 kJ mol⁻¹. The second one, for higher desorption temperatures (between 290 and 400 °C) corresponds to ΔH = 146 ± 4 kJ mol⁻¹. Additionally, for temperatures higher than 400 °C, we observed a continuous desorption of oxygen species, probably originating from the sub-surface or semi-bulk, with an associated activation energy of desorption ≥175 kJ mol⁻¹.     

Intricate photocatalytic decomposition behavior of gaseous methanol with nanocrystalline tungsten trioxide films in high vacuum

Gas phase photocatalytic decomposition of methanol with nanocrystalline tungsten trioxide (WO₃) thin films in high vacuum was investigated. WO₃ thin films were prepared from a novel precursor prepared using peroxo-tungstic acid and polyethylene glycol (PEG300) in water. Uniform thin films of WO₃ with different morphologies such as micro-sheets, platelets, nanorods and nanoparticles were fabricated by varying the concentration of PEG300 in the precursor solution and by optimizing other preparative parameters. Nanocrystalline thin films were obtained with 20% of PEG300 in the precursor solution and at a calcination temperature of 350 °C, followed by post annealing in air at 500 °C. Photocatalytic decomposition of gaseous methanol in high vacuum was examined with nanocrystalline WO₃ thin films using a quadrupole mass spectrometer at a real-time scale under visible (400-700 nm) and UVA (300-400 nm) illumination. Methanol was first decomposed to formaldehyde via direct hole transfer mechanism. Subsequently formaldehyde was decomposed to CO and finally to CO₂. As a result, the partial pressures of CH₂O, CO and CO₂ showed a switching phenomenon according to the ON/OFF of light illumination. A rapid decrease in the photocatalytic activity was observed due to photo-induced desorption of methanol during the initial light pulse and gradual decrease at longer times was observed because of formation of tungsten bronze. Thus, the overall process of methanol decomposition over WO₃ films is complex convolution of elementary steps that involve several intermediates.     

BaxOy小团簇修饰Ru(0001)表面的结构稳定性和氮分子吸附性质

为了说明钡助剂的存在形式, 本文采用第一性原理方法研究了Ba_xO_y小团簇修饰Ru(0001)表面的结构稳定性和氮分子吸附性质. 基于总能的热力学分析发现, 在实验条件下(500 K, P_H2O/P_H2<10^-3), Ba₂O团簇比BaO₂, BaO, Ba和O等团簇(原子)更加稳定. 这证实含有金属性钡原子的团簇也是氧化钡助剂可能的工作状态. 表面电荷差分密度说明Ba₂O团簇的氧和钡原子与衬底的作用不同. 不过Ba₂O团簇氧和钡原子附近的氮分子吸附行为相似, Ba₂O团簇增强了氮分子和衬底的相互作用. Ba₂O团簇氧和钡原子附近的氮分子吸附能分别为0.78 和0.88 eV, 均大于清洁表面的0.67 eV. 氮分子间距和氮分子的拉伸振动频率都表明Ba₂O团簇在一定程度上活化了吸附氮分子. Ba₂O团簇氧和钡原子附近的N–N键长分别为0.117和0.116 nm, 大于清洁表面的0.114 nm. 氧和钡原子附近氮分子的拉伸振动频率分别为 1888 和1985 cm^-1, 小于清洁表面的2193 cm^-1. 电荷差分密度的计算结果说明, 削弱作用主要来自于Ba₂O团簇中钡离子和氮分子间的静电作用. 两者间的静电作用增加了氮分子π 反键轨道的占据数, 促进了氮分子极化, 从而削弱氮分子键.     

GaN(0001)表面电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法计算了(2×2)GaN(0001)清洁表面的能带结构、态密度、表面能、功函数和光学性质.发现弛豫后GaN(0001)表面的能带结构发生较大变化,表面呈现金属导电特性,导带底附近存在明显的表面态,在偶极矩的作用下表面电荷发生转移,Ga端面为正极性表面;计算获得了GaN(0001)表面的表面能和功函数分别为2.1J.m^-2和4.2eV;比较分析了GaN(0001)表面和体相GaN的光学性质,发现两者存在较大差异.     

Investigation of oxide catalysts activity in the NOx neutralisation with organic reductants

Temperature-programmed desorption of NO (TPD) and temperature-programmed reduction of NO by propene and ethanol (TPSR) over the catalyst with redox properties and the structure of spinels - Co₃O₄ and CoFe₂O₄ - were investigated.The TPD experiments can determine the temperature range in which the deNO_x proceeds and provide information about the heat of adsorption of NO on the surface of catalysts. The values of the adsorption heat are much higher in the case of the catalyst with weaker redox properties (CoFe₂O₄), because of stronger bonds between the adsorbate and the surface of catalyst. The TPD and TPSR experiments show that ethyl alcohol is a more active reductant in the deNO_x process than propene. The maximum of NO_x conversion is higher with ethyl alcohol used as a reductant in both cases of investigated catalysts. Moreover, the temperature of the maximum degree of NO_x reduction is lower in the case of alcohol used as an reductant. Co₃O₄ is a more active and suitable catalyst for the deNO_x process than CoFe₂O₄.