氢在Ni(511)台阶面的吸附与解离研究

The adsorption and dissociation of hydrogen on stepped surface (511) of nickel are studied with the embedded-atom model (EAM) method. The adsorption energy, the length of the adsorption bond and the adsorption height for a single hydrogen atom are calculated. Three kinds of stable sites are found for hydrogen adsorption. There are the double-fold bridge site B on the step edge, the three-fold hollow site H3′ on the step surface and the four-fold hollow sites H1 and H2 on the terrace surface. Compared with a hydrogen atom adsorbed on low-index (001) surface, there are two other adsorption sites near the step: the two-fold bridge site B on the step edge and the three-fold hollow site H3′ on the step surface. At the same time, the absorbability of the hydrogen atom at the site H1 is intensified. The results show that hydrogen adsorption on Ni (511) is affected by the existence of the step. The active barriers, adsorption energy and corresponding bond length for dissociation of a hydrogen molecule on the stepped surface are presented. The results show that the dissociation is easier at the bottom of the step. It is shown that the steps are the active sites for hydrogen adsorption and dissociation.     

氢原子在平坦金属锂(100)面上表面扩散行为的ab initio研究

本文用Li7(4,3)-H和Li9(5,4)-H小原子簇模拟氢原子在平坦金属锂(100)面吸附体系, 取小基组作了各吸附位吸附势能曲线及相应分子轨道能级图、吸附和表面扩散势能面的ab initio研究。结果表明, 氢原子优先吸附在配位数较高的吸附位上, 并倾向于由高配位数吸附位向低配位数吸附位迁移, 表面扩散各向异性, 扩散跳跃步长与锂单晶晶格原子间距数量级相同。从吸附和表面扩散势能确定了最低能量表面扩散途径, 分析了原子在平坦金属表面上迁移的微观过程。     

氢原子在金属锂表面台阶附近吸附和表面扩散行为的ab initio研究

取Li_7H和Li_9H两个原子簇模拟氢原子与含台阶的金属锂表面的相互作用,以小基组用abinitio方法计算了体系的吸附和表面扩散势能面(或势能曲线),结果表明:(1)对Li_7H体系,台阶面附近沿垂直于边棱方向存在三种不同的桥位吸附位,最稳定的吸附位在上台面接近台阶边棱处,台阶面显著地改变了表面扩散活化能,台阶边棱处有一个较高的势垒,于是,迁移原子将会在台阶边棱处受到反射,并可被捕获于台阶面上及其附近,由势能面确定了最低能量表面扩散途径,(2)对Li_9H体系,在Li_7H原子簇基础上增加次表面层两个锂原子后,表面扩散活化能略有减小,氢原子在上台面的桥位吸附更趋稳定,各吸附位相对稳定性及势垒几何位置几无改变,这些结果显示了台阶面对氢原子的化学吸附和表面扩散发生扰动,台阶边棱对表面扩散起着重要作用。     

氢原子在金属锂表面台阶附近吸附和表面扩散行为的ab initio研究

取Li7H和Li9H两个原子簇模拟氢原子与含台阶的金属锂表面的相互作用, 以小基组用ab initip方法计算了体系的吸附和表面扩散势能面(或势能曲线)。结果表明: (1)对Li7H体系, 台阶面附近沿垂直边棱方向存在三种不同的桥位吸附位, 最稳定的吸附位在上台面接近台阶边棱处, 台阶面显著地改变了表面扩散活化能, 台阶边棱处有一个较高的势垒。于是, 迁移原子将会在台阶边棱处受到反射, 并可被捕获于台阶面上及其附近。由势能面确定了最低能量表面扩散途径。(2)对Li9H体系, 在Li7H原子簇基础上增加次表面层两个锂原子后, 表面扩散活化能略有减小, 氢原子在上台面的桥位吸附更趋稳定, 各吸附位相对稳定性及势垒内何位置几无改变, 这些结果显示了台阶面对氢原子的化学吸附和表面扩散发生扰动, 台阶边棱对表面扩散起着重要作用。     

规则溶液理论应用于bola/SDS混合体系的研究

以规则溶液理论研究了bola型阳离子两亲分子与十二烷基硫酸钠（SDS）混合体系的表面和胶团相互作用.相互作用参数的数值表明, bola分子与SDS在胶团中和溶液表面都发生了强烈的相互作用,这种相互作用的强度与普通季铵盐/烷基硫酸钠混合体系相当.这说明bola分子与SDS混合体系中的协同作用主要是由亲水基之间的静电相互作用产生的, 而bola分子结构中疏水部分对相互作用没有显著影响.     

Pd(Cu)在MgO(100)表面吸附CO和O2的理论研究

采用固体镶嵌势能模型和DFT/B3LYP方法研究了在Pd/MgO和Cu/MgO表面吸附CO和O₂分子的电子性质. 计算结果表明, 在完美MgO(100)表面Pd原子对CO和O₂的吸附能分别为206.5和84.8 kJ/mol, 因此可知Pd原子更容易吸附CO分子; 而当Pd原子附着于有氧缺陷的MgO表面时, 它对两种分子的吸附都非常弱. 相反, 附着于MgO表面的Cu原子对O₂分子的吸附更为有利, 其吸附能在140～155 kJ/mol之间. 研究结果还表明, 对于双分子吸附体系, 即CO＋CO, CO＋O₂, O₂＋O₂体系, 双分子之间的结合力可减小完美MgO表面上Pd原子与被吸附分子的相互作用, 使吸附能减少了46～96 kJ/mol. 而对于在MgO表面上的Cu原子, 只有O₂＋O₂ 体系使吸附能减少了大约50～71 kJ/mol.     

乙烯在FeO(100)面吸附的理论研究

运用密度泛函理论中的广义梯度近似的PW91方法结合周期性平板模型,探讨了乙烯分子在FeO(100)面上不同吸附位的平行吸附行为.结果表明,乙烯在hollow位上吸附最稳定,与底物的两个Fc原子形成双σ键,吸附能为86.8 kJ/mol.吸附前后的态密度、电荷布居、轨道成分和振动频率的分析结果表明,在吸附过程中,乙烯的π电子向底物转移,同时Fe将3d轨道的电子反馈给乙烯的反键π轨道,乙烯C的杂化方式由印sp2部分转化为sp3.     

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.     

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。     

氢原子在Ru(0001)和Ru(1010)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。     

2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑质子转移的光谱和反应机理

用AM1和INDO/CI方法研究了2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑的激发态质子转移反应, 求得基态和激发态反应的位能面、势垒和过渡态; 研究了异构体的稳定性、氢键强度及光谱的指认, 计算结果均与实验结果符合。讨论了对光诱导质子转移的机理和应用前景。     

苯甲酰苯胺激发态质子转移反应的理论研究 II: N-苯基苯甲酰胺和N-苯基苯甲亚胺酸的互变异构

用INDO系列方法对苯甲酰苯胺激发态质子转移反应进行了理论研究, 求得了基态和激发态反应的位能面、势垒过渡态和荧光位移。对整个反应的机理和应用前景进行了探讨, 有关化合物的光谱与实验结果较好地符合。     

分子态氧在Ag(110)面上的吸附构型、吸附态和吸附能的CM和DAM从头算研究

本文分别用原子簇模型(CM)浸入吸附原子簇模型(DAM)的从头算方法, 研究了分子态氧在Ag(110)面上的化学吸附构型, 吸附态和吸附能。以Ag6O2为模型体系,对O2在Ag(110)表面长桥位(LB)化学吸附的研究表明: 二个最低能态是^1A1和^3A2,它们分别对应在[110]槽位吸附的过氧分子O2^2^-和在[001]方向吸附的超氧分子O2^-, 理论优化的吸附构型的实验测量分析结果非常一致。由于CM方法忽略了金属本体的影响, 所得吸附能明显低于实验值(甚至是负值), 而DAM方法得到正的吸附能, 且相当接近于实验值38.9kJ/mol, 其中[110]槽位吸附更为稳定。     

低能离子束研究N[+]-CoNi(100),Co/Cu(100)系统化学吸附键的性质

离子束技术可以研究气态下离子和分子的相互作用,近来又用于研究离子和吸附分子的相互作用.通常气体分子在单晶表面上的吸附是定向的,故这种吸附不仅可以用来研究不同方向入射的离子束与吸附分子的相互作用,从中还可以获得有关吸附分子和表面基片原子之间的键合信息及入射离子在表面的中和效应信息.本文研究了10eV 的 N~ 离子束在清洁的和吸附了 CO 分子的 Ni(100)和 Cu(100)表面上的中和效应及其与 CO 的相互作用.选择该系统的原因是:(1)基态 N_2分子对清洁的 Ni,Cu 表面是不活泼的,在室温下无化学吸附;(2)关于 CO 在 Ni(100)和 Cu(100)表面上的化学吸附特性已有了充分的了解;(3)有关气相的 N~ -CO 系统的离子-分子相互作用亦已有了较为完整的研究.所以本文研究结果便于     

Theoretical study of the adsorption of oxygen on a Cu(100) surface and the coadsorption with alkali atoms

We performed a theoretical study of the adsorption of oxygen on a cluster model of the Cu(100) surface and also the surface coadsorbed with lithium and potassium atoms. The study showed that alkali coadsorption facilitates in a significant way the process of molecular adsorption, whereas the adsorption of atomic oxygen is only slightly modified. The alkali atoms on the copper surface produce an increase in the charge transfer toward the oxygen molecule, favoring the oxygen dissociation. The effect is greater for the potassium coadsorption. In addition, we found that the potassium coadsorption favored the dissociation and recombination processes by about 60 and 15%, respectively. In turn, the lithium coadsorption favored only the recombination process by about 50%. These results could be an important aspect for catalytic processes.From the Proceedings of the 28th Congreso de Quimicos Teóricos de Expression Latina (QUITEL 2002)     

First-principles study of O2 adsorption and dissociation on the CuCr2O4 (100) surface

The adsorption and dissociation of molecular oxygen on spinel CuCr₂O₄ (100) surface were carried out by first-principles calculations based on density functional theory (DFT). The calculated results indicate that the Cr site is most favorable for atomic oxygen adsorption, with an adsorption energy of 402.8 kJ/mol. For molecular oxygen adsorption, there are three types of favorable interaction modes: O₂ forms bonds with the Cu site or O₂ binds to two Cr sites or O₂ interacts with both Cu and Cr sites simultaneously. The lowest activation energy (E_a = 35.4 kJ/mol) was found through exploring possible reaction pathways for O₂ dissociation. The relationship between E_a and reaction enthalpy (ΔH) for O₂ dissociation adsorption reactions fits Brønsted-Evans-Polanyi (BEP) behavior.