化學(xué)吸附的量子力學(xué)繪景.pdf

1、隨著表面科學(xué)的不斷發(fā)展,各種新技術(shù)(如電測(cè)技術(shù)、超高真空技術(shù)及薄膜制備技術(shù)等)取得了前所未有的進(jìn)步,這極大地促進(jìn)了化學(xué)吸附研究領(lǐng)域的各種新的探索,又由于化學(xué)吸附具有廣泛的應(yīng)用性,因此這個(gè)研究領(lǐng)域在近些年一直處于活躍狀態(tài),并取得了一系列重大研究成果.化學(xué)吸附的研究可分為宏觀理論、微觀理論、統(tǒng)計(jì)理論三個(gè)方面.該文著重從微觀角度——即從量子力學(xué)的角度較完整地介紹了化學(xué)吸附的全過(guò)程.從化學(xué)吸附的基本概念入手,介紹了化學(xué)吸附的各種宏觀物理量及目前

2、常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)手段及實(shí)驗(yàn)過(guò)程;以量子力學(xué)為理論基礎(chǔ),重點(diǎn)描述了不同襯底的表面態(tài)和局域態(tài)密度,并對(duì)其化學(xué)吸附的性質(zhì)作了有效分析,針對(duì)化學(xué)吸附系統(tǒng)的模型建立,給出各種數(shù)學(xué)處理方法和計(jì)算機(jī)模擬手段;并將這些模型和手段直接應(yīng)用到目前常見(jiàn)的在化工催化、腐蝕、電解、晶體學(xué)、金屬學(xué)及冶金學(xué)等諸多方面均有重要應(yīng)用價(jià)值的化學(xué)吸附系統(tǒng).該文尤其對(duì)以無(wú)序二元合金為襯底的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了全面分析,并將最典型的表面現(xiàn)象——表面偏析考慮在內(nèi),而當(dāng)吸附質(zhì)加入后,化學(xué)吸附與

3、表面偏析之間產(chǎn)生相互影響,導(dǎo)致表面附近的組分發(fā)生變化的現(xiàn)象凸顯出來(lái),大量的數(shù)據(jù)和結(jié)果證明,化學(xué)吸附可以改變無(wú)序合金的表現(xiàn)組分濃度,而表面組分濃度的變化,反過(guò)來(lái)也能改變各種化學(xué)吸附的物理量,如化學(xué)吸附能△E,電荷轉(zhuǎn)移△Q等.他們之間就是這樣相互作用、相互影響、相互制約,直到新的平衡建立為止.在一般情況下,化學(xué)吸附誘發(fā)表面偏析的現(xiàn)象是不能忽略的,因?yàn)樗鼤?huì)極大的改變?nèi)缁瘜W(xué)吸附能和電荷轉(zhuǎn)移等物理量以及所有的化學(xué)吸附性質(zhì)到一個(gè)很深的程度,基于這一

4、原因,這種相互影響在哈密頓模型建立時(shí)就被考慮在內(nèi).一般說(shuō)來(lái),化學(xué)吸附對(duì)襯底表面的組分濃度的影響不僅是在第一表面層,它可由表及里影響到第二層、第三層等,由影響的相互性,其化學(xué)吸附性質(zhì)也隨考慮的層數(shù)的增加而呈振蕩衰減特性,最后的△E值和△Q會(huì)愈加溫和變化,而且更貼近實(shí)驗(yàn)值.該文采用不同的處理無(wú)序系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法如平均T矩陣近似、相干勢(shì)近似、連分法等定向地對(duì)復(fù)雜化學(xué)吸附系統(tǒng)如O/Ni-Cu、CO/Ni-Cu、H/Ni-Pt、H/Au-Ag、Pt