原子、分子在金屬表面上的微觀動力學研究.pdf

1、氣態(tài)分子與表面相互作用動力學日益引起越來越多的化學家和物理學家的興趣。無論是多相催化還是膠體化學催化反應，都涉及到反應物之間及反應物與催化劑表面的相互作用。因而，從理論上系統(tǒng)地研究原子、分子之間以及它們與催化劑表面，尤其是與表面活性部位之間的相互作用是十分必要的。 本論文的主要內(nèi)容如下： 第一章主要詳細介紹了本論文研究所用到的基本理論和低指數(shù)表面簇合物模型。 第二章利用我們提出的5參數(shù)Morse勢方法，分別對Cl

2、-Ag、Cl-Ni、H-Ag表面體系的吸附和擴散進行了全面系統(tǒng)的研究。 第三章利用構造的氣態(tài)雙原子分子與表面相互作用勢函數(shù)——推廣的LEPS勢對CO-Pd低指數(shù)面及臺階面體系進行了細致的研究。 本論文的主要研究成果： 1.Cl-Ag低指數(shù)面吸附體系。振動頻率是比較容易測得的實驗信息，而且是確定吸附位和吸附態(tài)的最重要的臨界性質。但實驗上往往是在不同的條件下進行，得到的大都是片段信息，對于振動頻率的歸屬問題也往往相互

3、矛盾。計算結果表明，氯原子在Ag(100)面上只存在四重吸附態(tài)。在(111)面上，氯原子吸附于三重洞位，獲得的垂直振動頻率250cm-1可看作是氯原子在Ag(111)面吸附的三重態(tài)的特征頻率。盡管第一與第二周期原子在FCC(110)面上的穩(wěn)定吸附態(tài)大都是贗式三重位和長橋位，但在Ag(110)面上，四重洞位是氯原子的穩(wěn)定吸附態(tài)，并獲得244cm-1的垂直振動頻率。不但重現(xiàn)了實驗上測得的特征振動頻率，而且給予了相應吸附位和吸附幾何的確認。

4、 該論文已在化學學報，2005，63(14)，1276～1280上發(fā)表。 2.Cl-Ni低指數(shù)面吸附體系。無論是實驗還是相關的理論研究都比較匱乏。計算結果表明，與氯原子在Ag三個低指數(shù)面上的吸附情況相同。氯原子優(yōu)先占據(jù)在高配位點。在Ni(100)面上，氯原子只存在四重吸附態(tài)；在(111)面上，氯原子吸附于三重洞位；在(110)面上，四重洞位是氯原子的穩(wěn)定吸附態(tài)。在這三個面上，氯原子表面吸附結合能從小到大的順序為(111)＜

5、(100)＜(110)。這一結論與Cl-Ag、S-Ni體系的結論完全一致?？梢姷谌芷谠游浇Y合能與表面粗糙度之間是有關系的，金屬表面越粗糙，其結合能越高。 該論文擬發(fā)表于高等學?；瘜W學報，2006，22(3)。 3.H-Ag低指數(shù)面吸附體系。氫原子在Ag(100)面上只存在四重吸附態(tài)。在(111)面上，氫原子吸附于三重洞位，獲得的垂直振動頻率106meV。在(110)面上贗式三重位和長橋位都是穩(wěn)定吸附態(tài)，在低覆蓋度下

6、氫原子優(yōu)先占據(jù)贗式三重位，并獲得117meV的垂直振動頻率；當覆蓋度增加時，氫原子也穩(wěn)定吸附在長橋位，同時獲得了90meV的垂直振動頻率。 該論文已在結構化學，2005，24(10)，1217～1223上發(fā)表。 4.CO-Pd低指數(shù)面體系。應用原子和表面簇合物相互作用的5參數(shù)Morse勢方法(簡稱5-MP)構造推廣的LEPS勢對CO-Pd分子體系進行了系統(tǒng)的研究，獲得了CO分子在Pd的3個低指數(shù)面及(110)缺行重構面上

7、的吸附幾何、結合能和振動頻率等臨界點性質。結果表明，在Pd(100)、(110)面上的吸附存在共性：隨著覆蓋度的增加，CO分子的穩(wěn)定吸附位在變化。在(100)面上，存在兩種吸附態(tài)，低覆蓋度下為橋位吸附，高覆蓋度下同時出現(xiàn)頂位吸附。在(110)面上，隨著覆蓋度的增加，會依次出現(xiàn)短橋位吸附態(tài)、頂位吸附態(tài)、洞位吸附態(tài)，獲得的本征振動依次為1963、2070、1892cm-1。在(111)面上，CO分子穩(wěn)定吸附在三重洞位。對CO在Pd(110)

8、面引起的缺行重構體系，本文結果表明，由于表面缺行而出現(xiàn)了CO在高配位位的穩(wěn)定吸附，同時還發(fā)現(xiàn)，在低覆蓋度下同時存在5種穩(wěn)定吸附態(tài)H2，H1，SB，T，B位。 該論文已投稿，正在審稿中。 5.CO-Pd臺階面體系。我們只研究了一類臺階面。CO-Pd(s)[n(111)×(100)]臺階面體系，重點研究了CO/Pd(311)和CO/Pd(211)兩個體系。計算結果表明，在低覆蓋度下，CO分子都是傾斜吸附在(311)，(211