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分子和分子片段在过渡金属表面吸附的微观动力学

作　者: 乔青安
导　师: 王泽新
学　校: 山东师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 原子分子过渡金属表面微观动力学势函数势能面
分类号: O643.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

近年来，随着异相催化的迅猛发展，表面吸附作为异相催化关键环节越来越显示出其广阔的发展前景。本文主要研究了碳、氧、硫以及它们形成的双原子分子在过渡金属Ni、Pd表面的吸附、扩散、化合、解离等性质，为进一步研究多原子分子的吸附特性奠定了必要条件，在此基础上，本文提出了一种新的计算三原子分子内部相互作用势的方法，并以CO₂为例，研究其动力学行为，获得了较好的结果。本研究的主要特点和贡献如下所述： 1、研究原子在金属表面的吸附，本文利用表面冻结近似，充分考虑到过渡金属d电子的方向性，建立了被吸附原子和金属表面簇合物之间的相互作用势的模型和方法—5参数Morse势，这是一种半经验方法，即根据文献中实验数据拟合所需的半经验参数。本文陆续研究了一部分原子如碳原子，氧原子、硫原子在过渡金属镍或钯平坦表面及台阶面上吸附的微观动力学特性，如结合能，吸附几何构型，本征振动，表面扩散等；系统地计算和研究了它们在金属表面上的吸附、扩散等动力学信息，然后根据表面吸附的势能面特征，预测其在表面上的微观动力学性质。由于本文用三个解理面（100），（111）和（110）簇合物同时调节5个参数，使之重现吸附原子在三个解理面上的表面吸附动力学特性，因而，对于一组优选的参数，它不仅适应于（100），（111）和（110）三个主要晶解理面上的表面吸附问题，也适应于由上述三个解理面构成的台阶面的表面吸附问题，因而称之为与表面簇合物结构无关的5参数Morse势。由此本文进一步比较了Ni、Pd平坦表面与台阶缺陷表面对吸附原子性质的影响。 2、在研究双原子分子CO及HS自由基与金属表面相互作用时，本文利用了推广的LEPS方法。构造LEPS势函数所需要的三个对势分别为：乔青安山东师范大学硕士研究生毕业论文双原子分子的势函数采用Morse势，（组成双原子分子的）两个原子与表面的相互作用势采用上面提出的5参数Morse势。此外，构造推广的LEPS 势还需要调节三个 sato参数。本文同时用三个主要的解理面（ 00），（111）和（110）调节一组 sato参数，又鉴于 5参数 Morse势与表面结构的无关性，因而本文构造的推广的LEPS势也具有与表面结构无关的性质。通过调节相应的sato参数，本文相继研究了双原子分子一氧化碳，琉基自由基在过渡金属镍或铝平坦表面和台阶面上吸附、解离的微观动力学特性，如结合能，吸附几何构型，本征振动，表面扩散等。对不同的表面结构、不同的吸附位对吸附物质微观性质的影响做了比较，根据结果可推测它们在过渡金属表面上的微观动力学性质。其研究目的是探讨表面催化反应的微观机理，表面活性催化中心的微观结构等化学家们非常感兴趣的问题。 3、多原子分子的势能面是理论化学研究的一个重要内容，特别是解析势能面在理解分子现象，如光谱性质、分子结构、分子（反应）碰撞等方面起着重要的作用。为构筑势能面，关键的问题是如何求得相互作用势函数c早期的势能面计算基于价键理论，而较近的工作则多数建立在分子轨道理论的基础上。但到目前，对于多原子分子的相互作用势仍旧缺乏完善的理论分析，本文以CO。分子为例，建立了一种新的多原子之间的相互作用势函数，深入研究了其势能面特征，并进一步分析了CO。分子的动力学特性，获得了较好的结果。

全文目录

中文摘要  3-5
第一章绪论  5-11
第二章原子在镍、钯表面吸附的微观动力学研究  11-46
  2-1 理论模型与计算方法  11-17
  2-2 碳原子在镍、钯表面的吸附、振动与扩散  17-28
  2-3 氧原子在镍表面吸附、扩散的微观动力学研究  28-36
  2-4 硫原子在镍、钯表面吸附的微观动力学研究  36-46
第三章双原子分子或自由基在镍、钯表面的微观动力学研究  46-79
  3-1 理论模型与计算方法  46-79
    2-2 一氧化碳在镍、钯表面的微观动力学研究  49
    2-2．1 一氧化碳在镍表面的吸附与解离  49-62
    2-2．2 一氧化碳在钯表面吸附的微观研究  62-71
    2-3 巯基自由基（HS）在镍表面解离吸附的微观动力学研究  71-79
第四章三原子分子相互作用势的初步研究  79-92
  4-1 研究现状及意义  79-82
  4-2 改进的Morse方法处理CO_2分子  82-92
英文摘要  92-95
致谢  95

分子和分子片段在过渡金属表面吸附的微观动力学

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