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氢在贵金属Pd和Pt表面吸附特性的理论研究

侯路斌  
【摘要】: 气态分子和过渡族金属表面的相互作用是很多重要工业过程的基础,这些工业过程包括金属的氧化、腐蚀以及异相催化等等。从微观水平上对其进行理论研究,可以获得表面吸附和扩散的动力学信息,这有助于人们认识吸附质和金属表面的相互作用机理。本文以Morse函数和嵌入原子方法(EAM)构造了金属—金属、氢—氢和氢—金属之间的相互作用势,系统地计算了氢原子在Pd和Pt低指数表面(100)、(111)和(110)表面的吸附和扩散。计算结果表明,氢原子在Pd和Pt三个低指数表面上的稳定吸附位置都是配位数比较高的位置。在Pd(211)和Pt(211)表面上,氢原子最稳定吸附于台阶边缘的四重洞位H5,与此类似的H/Pt(533)系统的实验结果也得到相同的结果。在Pd(311)和Pt(311)表面上,氢原子在台阶边缘的H4位置具有最低的吸附能,氢原子在另外两个三重洞位Hf和Hh上的吸附能比H4略高一点,因此我们认为,当覆盖度比较低的时候,H4位置是氢原子最优先占据的位置,Hf和Hh位置只有在氢原子覆盖度比较高的时候才会和H4一起成为氢原子的稳定吸附位置,我们的计算结果与H/Pd(311)系统的高分辨率电子能量损失谱实验是吻合的。根据我们的计算结果,氢原子在Pd(511)表面稳定吸附于平台表面的四重洞位H1和H2,在Pt(410)表面上最优先占据二重桥位B。最后,我们计算了氢原子在Pd和Pt纳米团簇上的吸附,计算结果表明,氢原子在团簇上的吸附能一般都比无限大表面的吸附能低,相应的吸附高度也会变小。


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