MoO3(010)表面吸附體系的密度泛函理論研究.pdf

1、近年來隨著機動車尾氣的危害日益嚴(yán)重，尾氣中的NOx脫除已成為環(huán)境催化領(lǐng)域的重要研究課題。本文從第一性原理出發(fā)，采用量子化學(xué)計算手段考察了MoO3(010)表面NH3、NO、H2O、O2的吸附狀況及不同OT空位對吸附的影響。結(jié)果表明：
　　 (1)NH3只能以N端吸附的方式吸附于MoO3(010)面的OT空位，H端吸附的方式則不可行。吸附后NH3失電子并得到較小程度的活化，OT空位的Mo原子得到電子被還原。周圍第二個OT空位的存在

2、對吸附后NH3的平衡幾何構(gòu)型基本沒有影響，但吸附能、電子電荷遷移量、Mo還原程度則發(fā)生一定的變化：間位OT空位的存在使NH3吸附的穩(wěn)定性增強，而鄰位OT空位的存在則使NH3吸附的穩(wěn)定性降低；鄰位OT空位和間位OT空位的存在均使電子電荷的遷移量有所減少；鄰位OT空位和間位OT空位的存在降低了反應(yīng)位Mo原子的還原程度，此時鄰位OT空位的影響強于間位OT空位。另外，NH3在B酸位吸附的穩(wěn)定性不如不如L酸位吸附穩(wěn)定。
　　 (2)NO可

3、以以N端吸附的方式吸附于OT空位，也可以以O(shè)端吸附的方式吸附于OT空位，但O端吸附時的穩(wěn)定性明顯不如N端吸附時的穩(wěn)定性強，這是由于NO分子中N原子比O原子具有更強的給電子能力和更強的接收電子能力。NO以N端吸附的方式吸附于OT空位時為可自發(fā)的化學(xué)吸附，吸附后NO得電子的同時被活化，OT空位的Mo原子得到電子被還原。周圍第二個OT空位的存在使NO氮端吸附的穩(wěn)定性增強、Mo原子還原程度增大、電子電荷遷移量增大，同時進(jìn)一步促進(jìn)NO的活化。對于

4、前三個方面間位OT空位的影響要大于鄰位OT空位的影響，最后一個方面則是二者影響程度相當(dāng)。電子電荷遷移量越大，吸附越穩(wěn)定，表明電子貢獻(xiàn)對NO在MoO3(010)面的N端吸附及其穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。
　　 (3)H2O只能以O(shè)端吸附的方式吸附于MoO3(010)面的OT空位，H端吸附的方式則不可行。O端吸附時為可自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)吸附，吸附后H2O失電子并得到一定程度的活化，OT空位的Mo原子失去電子被氧化。周圍第二個OT空位的存

5、在使H2O吸附的穩(wěn)定性降低、電子電荷遷移量降低，同時進(jìn)一步促進(jìn)H2O的活化。H2O吸附的穩(wěn)定性與電子電荷遷移量、H2O的活化程度存在線性相關(guān)性，即穩(wěn)定性越低，電子電荷遷移量越低，活化度越大，表明電子貢獻(xiàn)對H2O在MoO3(010)面的吸附及其穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。
　　 (4)當(dāng)O2垂直吸附于MoO3(010)面的OT空位時為可自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)吸附，吸附后O2得電子并得到一定程度的活化，OT空位的Mo原子失去電子被氧化。周圍第

6、二個OT空位的存在對O2吸附穩(wěn)定性基本沒有影響，但是對電荷布居產(chǎn)生的一定的影響：使電子電荷遷移量增大、反應(yīng)位Mo原子的氧化程度增大，同時進(jìn)一步促進(jìn)了被吸附物O2的活化，鄰位OT空位對這些方面的影響作用均要強于間位OT空位。
　　 (5)NH3、NO、H2O、O2在存在OT空位的MoO3(010)表面均能進(jìn)行穩(wěn)定的化學(xué)吸附，表明形成的OT空位使Mo原子配位不飽和而具有較大的反應(yīng)活性。NO以N端吸附的方式吸附于OT空位簇的穩(wěn)定性最強

7、；NH3和O2的吸附相對較弱且存在較強的競爭吸附，O2的吸附穩(wěn)定性略強于NH3；H2O的吸附最弱。
　　 (6)NH3、NO、H2O、O2穩(wěn)定吸附于MoO3(010)面的OT空位后，被吸附物攜帶的電荷種類及電荷數(shù)量隨被吸附物的不同而不同。NO和O2吸附后被吸附物攜帶負(fù)電荷，這是由于被吸附物的原子都具有較大的電負(fù)性而使被吸附物具有強的得電子能力；NH3和H2O吸附后被吸附物均攜帶正電荷。NH3、NO、H2O、O2穩(wěn)定吸附于MoO3