CeO2表面的電子局域性質及其對CO催化氧化的第一性原理研究.pdf

1、本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算系統(tǒng)研究了氧空位的形成以及金屬原子M(M=Cu,Ag,Au)的吸附對CeO2表面原子和電子結構的影響以及CO在CeO2表面的吸附行為。
　　 系統(tǒng)研究并比較了CeO2(110)、(111)和(100)面形成氧空位后的原子和電子結構,并與可獲得的實驗數(shù)據(jù)進行了比較。(一)形成氧空位的穩(wěn)定性不同:在CeO2(110)和(100)面上,表層的氧空位比次表層的氧空位穩(wěn)定;在(111)面上,次表層氧

2、空位的穩(wěn)定性大于表層氧空位;CeO2(110)面具有最低的氧空位形成能,接下來是(100)和(111)面。(二)由于氧空位形成而遺留下的兩個電子的分布規(guī)律不同:CeO2(111)和(110)面,兩個電子容易局域在氧空位的兩個次近鄰Ce上;對于(100)面,電子分布在距離空位的一個最近鄰和一個次近鄰的Ce離子上時最穩(wěn)定。
　　 研究了金屬原子M(M=Cu,Ag,Au)在極性面CeO2(100)面上的吸附行為。金屬原子M在氧橋位(O

3、u-Ou)位時吸附能最大,且吸附能順序遵循:Cu＞Au＞Ag。吸附后金屬原子M均被氧化為+1價離子,失去的電子容易局域在距離吸附原子M最近鄰的Ce上。與CeO2(111)和(110)面相比,金屬原子M吸附在(100)面上時更穩(wěn)定。
　　 研究了CO和CeO2表面之間的作用機理,并和可獲得的實驗進行了比較。CO與表面的相互作用程度取決于不同的表面性質。在CeO2(111)上,CO的吸附很弱,而在CeO2(110)和(100)面上,