导读:本文包含了吸附催化理论论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:还原氧化石墨烯气凝胶,石墨相氮化碳,吸附,可见光催化
吸附催化理论论文文献综述
许策[1]（2019）在《还原氧化石墨烯基气凝胶吸附和光催化降解有机染料性能及理论研究》一文中研究指出如何在能源短缺的世界性难题面前,解决环境污染问题,已经成为当下研究的热门领域。吸附和可见光催化技术由于工艺流程简单、易于操作、成本较低等优点吸引了众多研究者的目光。石墨相氮化碳(g-C3N4)、还原氧化石墨烯气凝胶(rGOA)两种新型功能材料成为当下研究热点。本文基于两种材料的优缺点进行一下叁方面研究:(1)以氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过还原自组装法制备了具有宏观叁维(3D)多孔框架结构的rGOA。通过对样品进行SEM、HRTEM、XRD、XPS、BET等手段表征,表明rGOA具有叁维网状介孔结构,比表面积达到294 m2·g-1。因为rGOA是具有π-π共轭的多孔宏观结构,而环境中染料大多含有π-π键结构,所以易于被rGOA吸附。rGOA对罗丹明B(RhB)染料的吸附量最大达到了 304 mg·g-1符合Freundlich吸附平衡模型,动力学模拟符合准二级动力学方程。(2)以叁聚氰胺为前驱体,使用无模板法制备了介孔氮化碳(MCN)。然后MCN与GO混合,使用还原自组装法制备复合气凝胶。利用各种表征手段对复合气凝胶进行了材料表征,结果表明,MCN和rGO成功地结合在一起。MCN/rGOA复合物的比表面积从18m2·g-1增加到149m2·g-1。最优比例MCN/rGOA(MCN:GO=3:9)复合材料,在80 min内对RhB(20 mg·L-1,100 mL)吸附率最高为73.7%,吸附和可见光催化的总效果达到95.2%。与此同时,材料具有良好稳定性,五次重复实验后去除率仍约89%。该混合气凝胶不仅具有良好的吸附效果,而且具有良好的光催化性能,结合染料废水中各种影响因素,实验测试了 pH在3-7时去除效果较好、阳离子对RhB去除影响较小、腐殖酸会降低去除率以及表面活性剂少量存在时促进对RhB去除,浓度较大时抑制对RhB去除。(3)通过Gasusion 09软件利用密度泛函理论(DFT)中B3LYP杂化泛函方法,在6-31G(d,p)基组水平上,对RhB分子进行结构优化以及能量计算,然后利用Multiwfn计算福井函数的自由基反应系数找到RhB分子易被攻击的位点,结合高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-Q-TOF-MS/MS)对RhB催化降解中间产物,提出相应的降解路径。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-05-29）
苏岳檀,李文浪,李桂英,敖志敏,安太成[2]（2019）在《Al修饰C_2N对甲醛降解的吸附增强机理及潜在催化活性的密度泛函理论研究（英文）》一文中研究指出羰基化合物,特别是甲醛,是室内最常见的对人体有害的空气污染物之一.如何对甲醛进行有效的控制已成为当前研究热点.在本工作中,我们使用密度泛函理论化学计算方法研究了甲醛分子在C_2N和Al修饰C_2N上的吸附性能.结果表明,纯C_2N对甲醛分子的吸附能力较弱,吸附能仅为–0.583 eV,C_2N经Al原子修饰改性后,吸附能为–2.585 eV,超过了改性前的4倍,有效增强了体系对甲醛分子的吸附能力.为了研究甲醛分子在Al修饰C_2N上的吸附增强机理,我们对局部态密度(PDOS)、Mulliken电荷分布及电子密度分布进行了计算.结果表明,Al原子修饰改变了附近的电子分布,从而改变了修饰Al原子的化学和物理行为,使其起到了连接甲醛分子和C_2N层的桥梁作用,从而加强了吸附能力.此外,为了研究产生对甲醛活化有效的羟基自由基(·OH)和超氧(O_2~(·–))自由基的可能,我们还计算了C_2N结构对H_2O分子和O_2分子的吸附.结果表明,Al修饰的C_2N对H_2O分子和O_2分子同样有很强的吸附能力.对于H_2O分子,在纯C_2N结构中的吸附能为–0.743 eV,在Al原子修饰后的结构中,其吸附能高达–3.177 eV,并且此时H_2O分子能够自发解离成一个羟基和一个H原子,其中羟基与修饰的Al原子相连,这为羟基自由基的生成提供了良好的条件.而对于O_2分子,在纯C_2N结构中的吸附能仅为–0.206 eV,在Al原子修饰后其吸附能高达–2.767 eV,约为修饰前的13倍,这使得化学吸附的O_2分子也具有更高的获得额外电子和高电位被激活为超氧自由基的潜能,这也为超氧自由基的生成提供了良好基础.上述研究表明,Al修饰C_2N是一种有前途的材料,可用于甲醛分子的吸附及催化降解.(本文来源于《催化学报》期刊2019年05期）
纪文超[3]（2017）在《零价汞和氨在典型催化材料表面吸附行为的密度泛函理论研究》一文中研究指出大气中零价汞(Hg~0)和氨(NH_3)的污染备受关注,两者都非常稳定,反应惰性强,处理难度大。前者因生物和神经毒性等被列入优先控制污染物名录,后者与雾霾的形成有重要关系。国内外大量的实验研究对Hg~0在催化材料表面吸附行为及相关机制尚不明确,新型高效吸附/催化材料亟需研究。大气中NH_3促进灰霾中PM2.5形成,将是今后大气污染重点控制的物质之一,NH_3吸附/催化材料有待于进一步研究。密度泛函理论(Density Functional Thoery,DFT)在研究吸附质在催化材料表面吸附行为方面展现出强大优势,广泛用于相关材料的界面过程和机制的研究与预测,提高吸附剂及催化剂设计的效率,对于开发高效和廉价吸附/催化剂具有重要意义。本论文采用基于DFT方法的量化软件Materials Studio7.0(DMol3模块)从原子水平上研究了Hg~0和NH_3在典型催化剂材料表面的吸附行为和作用机制,主要研究内容与结果如下:(1)选取MnCl_2和Co_3O_4作为金属氯化物和金属氧化物的代表研究单金属基催化材料对Hg~0的吸附行为,MnCl_2(1 1 0)和Co_3O_4(1 1 0)表面对Hg~0的吸附均为化学吸附,吸附能分别为156.620 kJ/mol和74.037 kJ/mol。Hg~0的s轨道与Cl原子的p轨道形成sp杂化,Hg~0的s轨道和d轨道与Mn原子d轨道有杂化作用;Co~(3+)离子的s,p轨道与Hg原子的s和d轨道有杂化作用,具有较强的相互作用。吸附平衡常数ln(K_(eq))与温度呈负相关,低温更有利于Hg~0的吸附。计算表明MnCl_2对Hg~0的吸附性能优于对其氧化的性能,而Co_3O_4对Hg~0的氧化性能优于对其吸附性能,与实验研究结论相一致。(2)选取CoMnO_3双金属氧化物低指数晶面对Hg~0吸附的选择性进行研究,计算表明Hg~0在所研究的低指数晶面上的吸附均为化学吸附,(1 0 0)表面对Hg~0亲和力最强且吸附能最大,吸附能与各体系电子转移数成正相关,与Co、Mn单金属材料相比,双金属的存在增强了电子传递的性能,提升了Hg~0的吸附性能。(3)从类富勒结构新材料入手,一方面,选取C60为C材料理论模型,通过原位替换掺杂方法构建金属活性中心对Hg~0的吸附行为进行了研究。另一方面,选取富勒TiO_2团簇对Hg~0和NH_3的单独吸附和共吸附行为进行研究。金属元素的掺杂可以有效降低材料的E_(gap)值,多数C59M材料对Hg~0吸附为化学吸附。磁性过渡金属元素改性的富勒烯基材料对Hg~0表现较好的吸附性能,元素周期表中第VIIB、VIII、IB和IIB金属元素对Hg~0的亲和能力普遍较强。同为富勒结构的富勒TiO_2团簇外围的Ti-O_(term)(O)具有很强的活性,Hg~0、NH_3分子在富勒TiO_2团簇上的吸附均为化学吸附,吸附能分别为506.196 kJ/mol和1261.597kJ/mol。Hg的d轨道与O的p和d轨道杂化作用明显,NH_3中N的p和d轨道与O的p、d轨道有杂化作用。Hg~0和NH_3分子在富勒TiO_2表面的共吸附能为504.726 kJ/mol,表明Hg~0的存在抑制了NH_3的吸附。(4)通过DFT计算得出NH_3分子在磁性双金属氧化物ZnFe_2O_4(1 1 0)表面Zn~(2+)和Fe~(3+)离子位点上的吸附均为化学吸附,H_3N-Fe和H_3N-Zn作用的吸附能分别为173.738 kJ/mol和203.125 kJ/mol。H_3N-Zn吸附态NH_3活化程度高于H_3N-Fe吸附态NH_3,H_3N-Zn吸附态中NH_3分子的s轨道与Zn的s,p轨道杂化,NH_3分子的p轨道与Zn的d轨道间有杂化作用。NH_3结构活化程度强于电子转移对吸附的贡献。(5)构建了Hg~0在C59M团簇上的吸附能与吸附相关参数的定量构效关系(QSAR,Quantitative Structure-Activity Relationship)模型,选取19种C59M团簇和20种几何与电子结构描述符,通过多元线性回归逐步法拟合了3个吸附能预测模型,吸附能与L_(Hg-M)、基体E_(gap)和E_(HOMO)具有相关性,综合考虑模型的统计学参数和预测偏差的最优化模型为:E_(ads(p))=152.467-33.556L_(Hg-M)-13.92E_(gap)。由此预测,窄能隙宽度的吸附材料更有利于Hg~0的吸附去除。(本文来源于《上海交通大学》期刊2017-10-01）
郭玉宝,朱红,杨儒[4]（2016）在《H_2在Pt(111)表面吸附及电催化的密度泛函理论》一文中研究指出Pt是燃料电池的重要电催化剂,为研究H2在Pt表面的吸附和氧化行为,采用密度泛函理论,通过构造表面层模型方法,对H2分子在金属态和电极Pt(111)表面Top、Bridge和Hollow叁种吸附位进行研究.H2在Pt(111)表面Hollow位吸附能最大,Top位吸附能最小;电极表面吸附能远大于金属态表面吸附能.吸附过程中H—H键被拉长,吸附后H—H键振动频率比自由分子振动频率减少,产生明显红移.电吸附过程中电子由H2分子向电极Pt(111)表面进行了不同程度的转移.计算结果与实验结果十分相近,从理论上解释了H2在电极Pt表面的电吸附和电催化机理.(本文来源于《北京工业大学学报》期刊2016年11期）
吕岩[5]（2016）在《水在磷酸锂表面的吸附解离及金催化环氧丙烷异构化的理论研究》一文中研究指出本文采用密度泛函理论方法,研究了水分子在Li3PO4(100)、(010)、(001)和(110)表面上的吸附和解离,以及环氧丙烷在Au(111)表面异构化反应机理。主要研究的内容包括：1.研究了H2O分子在Li3PO4(100)、(010)、(001)和(110)-A,B表面的吸附机理。获得了水分子在Li3PO4五个表面最稳定的吸附构型,吸附能分别为-1.149,-1.039,-1.679,-0.677和-0.760 eV,表明水分子与Li3PO4(001)面之间的相互作用最强。从这些吸附构型可以看出,水分子吸附在Li3P04表面以后,水分子中的O原子靠近表面Li原子,水分子中的H原子接近表面O原子。Mulliken电荷布居分析结果为水分子的电荷数减少,而Li3PO4表面的Li原子和O原子电荷数增加,表明水分子从Li3PO4表面得到电子。2.研究了H2O分子在Li3PO4(100)、(010)、(001)和(110)-A,B表面的解离反应：H2O (ads)→OH (ads)+H (ads)。先计算了OH和H在磷酸锂各个表面最稳定的吸附构型,发现OH易于吸附在表面Li-Li桥位上,H与表面氧原子形成表面羟基,且吸附能主要来源于OH的贡献。水分子在Li3PO4(100)、(010)、(001)和(110)-A,B表面的最低活化能分别为0.752、0.748、1.484、0.242和0.231 eV,表明水分子最容易在Li3PO4(110)表面解离,最难在(001)面解离。3.研究了环氧丙烷分子在Au(111)表面的异构化反应。首先考察了环氧丙烷分子在Au(111)表面的吸附,共有两种不同的吸附构型,其中以O原子吸附在表面金原子顶位的构型更为稳定。环氧丙烷异构化反应途径有四种,分别对应生成四种产物：烯丙醇、丙酮、丙醛和甲基乙烯基醚。环氧丙烷生成烯丙醇、丙酮和丙醛都包括C-H键和C-O键的断裂,H原子吸附在金原子表面,形成中间体,然后吸附在表面的H原子迁移重新组合形成新的C-H键或C-O键。而环氧丙烷生成甲基乙烯基醚过程中则有C-C键的断键,并无C-O键的断裂。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-03-01）
陈丽[6]（2015）在《钯掺杂及氧的预吸附对铂催化甲醇脱氢反应的理论研究》一文中研究指出直接甲醇燃料电池因具有较低污染、较高功率密度以及操作简便等优点成为最有发展前途的一种能源。但作为其最好的单金属催化剂,金属铂成本高昂,要想真正促进燃料电池的商业化发展,设计和寻找高效的低Pt含量或非Pt催化剂势在必行。通过降低Pt的覆盖量而制备的单层Pt模型被认为是一种降低直接甲醇燃料电池催化剂成本的有效方法。本文利用密度泛函理论(DFT)研究了甲醇在Pt(111)、Pd(111)、Pt Pd3(111)以及氧原子预吸附在Pt(111)表面的催化氧化过程,明确了甲醇分解的反应机理,在分子水平上探讨了复杂催化反应的实质,这对新型催化剂的设计有一定的指导意义。具体研究内容及结果如下:采用DFT方法详细阐述CH3OH在Pt(111)、Pd(111)平面上的脱氢行为。对计算结果进行分析和比较发现:不同的解离物种优先选择的吸附位点不同,同一个吸附物质在不同的金属表面上的吸附情况也不尽相同。吸附物种在金属Pd上的吸附能均大于金属Pt。无论是在Pt(111)面还是Pd(111)面,CH3OH→CH2OH→CHOH→CHO→CO路径最具竞争力。详细研究了甲醇在Pt Pd3(111)面脱氢生成CO和H2的行为。发现CH3OH、CH2OH、CH3O和CHO优先吸附在top位;COH、CO和H倾向于fcc位,然而CH2O和CHOH选择在bridge位。对四种可能反应路径的能量变化进行分析,发现CH3OH首先通过O-H键断裂脱氢生成CH3O,活化能仅为0.955 e V,这比另一条反应路径,即:C-H键的断裂生成CH2OH中间体更有利。从甲醇脱氢生成CO的机制可以看出首选的脱氢途径应为CH3OH→CH3O→CH2O→CHO→CO,其中第一步反应CH3OH→CH3O+H是决速步。理论计算的结果表明Pt Pd合金催化剂的催化效果大于两纯金属Pt(111)和Pd(111),Pd的掺杂有利于甲醇在Pt上的脱氢。预吸附氧原子的Pt(111)表面对甲醇脱氢反应有重大影响。氧原子的加入可以为甲氧基片段的产生提供一个更为可靠的途径;甲氧基几种可能消除H的过程中,与预吸附O原子反应生成CH2O所需要的能量最低;对于甲醛在O-Pt(111)平面上的反应,计算结果表明一部分甲醛被氧化成甲酸,另一部分则自行脱氢成CHO;CHO吸附物种将会进一步脱氢,其中CHO+O→CO+OH是最优化方式;甲酸优先O-H键断裂生成HCOO而不是通过C-H键的断裂生成COOH,HCOO最终自行分解成CO2与H。氧原子的加入能够促进甲醇在Pt(111)表面的脱氢行为。(本文来源于《华南理工大学》期刊2015-05-01）
肖雪春[7]（2015）在《密度泛函理论研究Au、Pt催化肉桂醛的吸附及选择性加氢反应机理》一文中研究指出肉桂醛是一种α,β-不饱和醛,根据C=O和C=C的选择性加氢可以得到不同的加氢产物。其中C=O被选择性氢化后得到的肉桂醇作为一种重要的化工中间体,现已经被应用于农业、工业、食品、香精香料等行业。过渡金属团簇,尤其是催化活性较好的Au、Pt团簇,由于其独特的性质,已经被作为一种良好的加氢活性催化剂,其在肉桂醛的选择性加氢反应中也备受亲睐。本论文采用广义梯度近似的密度泛函理论,分别以团簇和平板模型来模拟催化剂,运用Dmol3计算模块对肉桂醛在Au13、Pt13团簇以及Au(111)面的吸附和选择性加氢反应过程进行研究。其主要内容如下:关于肉桂醛与Au13、Pt13团簇的相互作用。首先构建了正二十面体Au13和Pt13团簇模型,在该模型的基础上,系统研究了顺、反式肉桂醛分子的吸附过程,同时分析了该体系的吸附能、结构参数、Mulliken电荷布居以及态密度。计算结果表明:顺式肉桂醛分子的吸附能力强于反式肉桂醛分子。Au13团簇上肉桂醛最稳定吸附是C=O和C=C的协同吸附,吸附后电子主要通过C=C中与苯环相连的C原子的2s、2p轨道向Au13发生转移,同时Au13底物的部分电子反馈到O的反键轨道。而在Pt13团簇,肉桂醛的最稳定吸附是C=O吸附,吸附后电子转移主要发生在C=O的C、O原子与Pt13之间。总体上来说,肉桂醛在Pt13团簇的吸附能力强于Au13团簇。关于肉桂醛与Au13、Pt13团簇的选择性加氢反应机理。在稳定吸附构型的基础上,使用Complete LST/QST方法,探索肉桂醛选择性加氢反应中各基元反应的过渡态,获得各反应的活化能和反应热。计算结果表明:肉桂醛在Au13团簇最可能发生1,4共轭加成机理得到烯醇,其具体反应路径是H优先加在C=O的O端,形成烯丙基型中间体,再加H到C=C的末端C得到烯醇。而得到的烯醇很不稳定,会发生异构成苯丙醛,降低温度有利于反应的进行;肉桂醛在Pt13团簇最可能发生C=O加成机理得到肉桂醇,其第一步加氢过程与Au13团簇的类似,但是第二步H加在C=O的C端,得到的肉桂醇很可能进一步加氢得到饱和醇,升高温度有利于反应的进行。为了进一步比较团簇模型和平板模型的差异,采用同样的方法计算了肉桂醛在Au(111)面的吸附和选择性加氢反应机理。计算结果表明:肉桂醛在Au(111)面的最稳定吸附也是C=O和C=C的共吸附,其吸附能平均在140.0 k J·mol-1。与Au13团簇相比,其吸附能有所降低。而对于Au(111)面上肉桂醛的选择性加氢反应机理,反应路径与Au13团簇是一样的。因此团簇和平板模型的选取不会改变肉桂醛的选择性,只是影响体系能量,这在一定程度上为催化剂的理论模拟提供指导。(本文来源于《浙江工业大学》期刊2015-04-01）
解学佳[8]（2014）在《Pd（111）面上乙炔电催化加氢吸附及反应机理的理论研究》一文中研究指出乙炔在催化剂表面的选择性加氢反应对于实验室乃至工业都具有极其重要的意义,无论是利用乙炔制备乙烯,还是除去乙烯中掺杂的乙炔杂质,都需要对乙炔选择性加氢反应的机理进行深入研究。近年来,国内外科学家对乙炔选择性加氢所用单金属、双金属、纳米催化剂进行了大量的理论和实验研究,而关于反应过程中反应物及金属催化剂表面的电子活动情况以及乙炔吸附后催化剂表面的活性变化情况等方面的报道较少,在该方面还需要更加深入的理论支持。本课题采用基于密度泛函理论的第一性原理方法探讨了乙炔、乙烯及氢气在催化剂Pd(111)表面的吸附情况,乙炔在该催化剂表面发生选择性加氢反应时催化剂与反应物之间的电子活动情况,以及乙炔吸附后催化剂表面的活性变化情况;最后研究了乙炔选择性加氢反应过程中的能量变化及过渡态和中间体几何构型,进而得到了乙炔选择性加氢的反应机理。主要得到以下几点结论：(1)H原子吸附在Pd(111)表面的fcc位时,吸附能最小,吸附结构最稳定；(2)乙炔吸附在Pd(111)面时,其最稳定吸附结构为平行桥键,此时的吸附能为-183.5kJ/mol。在该结构中,C—H键长为1.09A,C—C—H键角呈128°,C—C键长由原来的1.21A增加到1.36A,说明吸附后乙炔分子被活化；(3)乙炔分子中C—C键重迭布居数由吸附前的1.98减小到1.38,该变化说明C原子之间的键级和成键特征发生了变化,C—C键越来越多的呈现出双键的特征；(4)C原子周围的电子云密度相对吸附前有所增大,而Pd原子周围的电子云密度是减小的,说明吸附后Pd原子周围的电子被C原子所吸引,电子由催化剂表面流向乙炔分子中,导致C和H原子间电荷进行了重新分布；(5)对比吸附前后表层Pd原子d带中心位置,发现乙炔吸附后一定程度上影响了金属Pd催化剂的催化活性,这可能与吸附后金属表面形成的焦炭层有关；(6)乙炔选择性加氢生成乙烯的反应机理为：首先气态分子乙炔放出183.5kJ/mol的热量后吸附在金属Pd(111)面,随着氢气的通入,乙炔分子与氢原子共吸附在催化剂表面,氢原子与邻近的Pd—C键发生相互作用,生成一个包含叁中心(Pd—C—H1)复合结构的过渡态(TS1),此时体系能量达到最高,进而H1—Pd断裂,生成乙烯基吸附结构,此为第一步基元反应,活化能为+71kJ/mol,反应放热31kJ/mol;随后,乙烯基与相邻的氢原子发生反应,同样,氢原子与邻近的Pd—C键作用,生成包含叁中心(Pd-C-H2)复合结构的过渡态(TS2),进而H2—Pd断裂,生成乙烯的吸附结构,此为第二步基元反应,活化能为+80kJ/mol,反应放热60kJ/mol;最后,乙烯脱附,吸收了87.2kJ/mol热量；(7)在气体分子覆盖催化剂程度较高时,第二步反应速率大于第一步,但是当增大到一定程度时会停止增大,受到限制；当覆盖程度较低时,两步反应的速率几乎相同。本课题研究结果为乙炔选择性加氢反应过程中反应物及金属催化剂表面的电子活动情况以及乙炔吸附后催化剂表面的活性变化情况的研究提供了理论指导。(本文来源于《太原理工大学》期刊2014-05-01）
爨谦[9]（2014）在《二氧化钛的表面结构、化学吸附及其光催化特性的密度泛函理论研究》一文中研究指出二氧化钛(TiO2)是一种优良的光催化材料,同时也是过渡金属氧化物表面特性研究的模型体系。二氧化钛的表面化学性质对其光催化过程起着决定性的作用。我们从表面结构、化学吸附、光催化作用及其制备方法等方面,详细回顾了二氧化钛的表面化学特性。我们简要介绍了密度泛函理论(DFT)的基本概念,并进一步综述了其在描述范德华相互作用力和模拟扫描隧道显微镜中的应用。在本文中,结合实验研究者的工作,我们采用了密度泛函理论方法对二氧化钛的结构和性能进行了以下的研究工作：2,4-二基甲苯(2,4-DNT)是TNT具有较高蒸气压的分解产物,因而可被用于检测爆炸物。特别是,基于二氧化钛的固态气体传感器用于检测DNT时表现出了可喜的性能。然而,DNT在TiO2表面的吸附情况并没有在分子水平获得充分的研究。在实验工作者的扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱等研究基础上,我们通过密度泛函理论探讨了DNT分子在TiO2(110)面的吸附。研究发现,DNT是以分子吸附的方式吸附在表面,硝基的两个氧原子与表面的两个五配位钛原子成键,形成桥式的双齿吸附构型。DNT满覆盖度吸附下,我们观测到了一个规整的2×1的表层结构。伦敦色散力修正的密度泛函理论计算表明,分子间的范德华力是决定其表面吸附构型的关键因素。二氧化钛由于在光催化和非均相催化中的重要性获得了广泛的研究。然而,大多数研究都集中在金红石最主要的(110)面。金红石型TiO2(011)表面,是金红石单晶结构中暴露第二多的表面,对我们深入理解二氧化钛晶体的光催化过程起着关键作用。TiO2(110)面一般具有体相截断的表面结构,而(011)面呈现出一个2x1重构的真空表面。重构作用减少了表面悬空键的数量而降低了表面能,从而也减少了它的反应活性,使得表面变得相当惰性。我们利用密度泛函理论结合高分辨率扫描隧道显微镜研究发现,TiO2(011)面的表面结构会发生重组,以增强与吸附分子的相互作用。有趣的是,乙酸吸附诱导产生的不稳定表面具有很强的各向异性,导致生成了定向吸附的团簇。因此,这种吸附诱导引起的表面重组,也可用于在原子尺度上构造表面结构。表面羟基的形成、稳定性与反应活性有助于深入理解TiO2电极光解水的作用机理,对于开发新型催化材料、能源环境等领域的应用具有非常重要的意义。我们通过高分辨率扫描隧道显微镜结合密度泛函理论计算,研究了氢在金红石型TiO2(011)-2×l表面的吸附和热反应过程,并与Ti02(110)面的差异进行了比较。研究发现,表面羟基在Ti02(011)-2×1重构表面的吸附很弱,氢复合生成氢气而脱附的过程被较大的动力学能垒阻止。相反,氢在升温条件下扩散进入了体相的内部。同时,我们分析了叁种相互竞争的热反应路径：复合生成氢气、夺走晶格氧生成水、扩散到体相内部储存起来。结果表明,氢的吸附能力、扩散和反应的动力学能垒、迁移的途径等因素的依赖都可以解释这两个表面上所观察到的不同的羟基反应。单晶化合物的高活性表面在科学和技术方面有着重要的意义,因此获得了科研工作者的广泛关注。锐钛矿型Ti02热力学最稳定的(101)晶面根据伍尔夫规则通常占据了超过94%的表面,而不是活性更高的(001)晶面。在晶体生长的过程中,由于表面能的最小化导致具有高反应活性的表面迅速减少。因此,增加已知的高活性表面的比例,或制备新的有利表面是非常期望的途径。实验工作者首次提出了一种合成具有高密勒指数(105)面的锐钛矿Ti02的方法。高密勒指数面通常具有独特的表面原子构型,表面高密度的配位不饱和原子都可能是反应中的高活性位。我们通过密度泛函理论的研究聚焦于Ti02(105)面的叁种可能的截断面结构,发现了与水的相互作用会导致这些截断表面的稳定性的反转。这表明,在真空中或不同水覆盖条件下的表面结构不能应用于真实水溶液条件下的光催化过程。此外,离子掺杂己被广泛应用于半导体光催化剂的电子结构的改性中。实验发现,通过气相氧化法能够合成锡掺杂Ti02(105)面的单晶锐钛矿颗粒。光致发光发射光谱表明,锡的掺杂能抑制光生电子-空穴对的复合,因而显着增强了光解水产氢的性能,其产氢速率为纯Ti02的4.5倍。我们利用密度泛函理论对其几何构型和电子结构进行了深入分析,研究表明锡掺杂于Ti02(105)台阶面的边缘处时表现出极高的氢吸附能力,可促进水的分裂和氢气的产生。(本文来源于《华东理工大学》期刊2014-04-18）
高子丰,陈昊,齐随涛,伊春海,杨伯伦[10]（2013）在《氢原子在Pt及Pt系双金属催化表面吸附的密度泛函理论研究》一文中研究指出采用密度泛函理论(DFT)考察了Pt(100)、(110)、(111)叁种表面氢原子的吸附行为,计算了覆盖度为0.25 ML时氢原子在Pt叁种表面和M-Pt(111)双金属(M=Al,Fe,Co,Ni,Cu,Pd)上的最稳定吸附位、表面能以及吸附前后金属表面原子层间弛豫情况.分析了氢原子在不同双金属表面吸附前后的局域态密度变化以及双金属表面d带中心偏离费米能级的程度并与氢吸附能进行了关联.计算结果表明,在Pt(100),Pt(110)和Pt(111)表面,氢原子的稳定吸附位分别为桥位、短桥位和fcc穴位.叁种表面中以Pt(111)的表面能最低,结构最稳定.氢原子在不同M-Pt(111)双金属表面上的最稳定吸附位均为fcc穴位,其中在Ni-Pt双金属表面的吸附能最低,Co-Pt次之.表明氢原子在Ni-Pt和Co-Pt双金属表面的吸附最稳定.通过对氢原子在M-Pt(111)双金属表面吸附前后的局域态密度变化的分析,验证了氢原子吸附能计算结果的准确性.掺杂金属Ni、Co、Fe的3d-Pt(111)双金属表面在吸附氢原子后发生弛豫,第一层和第二层金属原子均不同程度地向外膨胀.此外,3d金属的掺入使得其对应的M-Pt(111)双金属表面d带中心与Pt相比更靠近费米能级,吸附氢原子能力增强,表明3d-Pt系双金属表面有可能比Pt具有更好的脱氢活性.(本文来源于《物理化学学报》期刊2013年09期）
吸附催化理论论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
羰基化合物,特别是甲醛,是室内最常见的对人体有害的空气污染物之一.如何对甲醛进行有效的控制已成为当前研究热点.在本工作中,我们使用密度泛函理论化学计算方法研究了甲醛分子在C_2N和Al修饰C_2N上的吸附性能.结果表明,纯C_2N对甲醛分子的吸附能力较弱,吸附能仅为–0.583 eV,C_2N经Al原子修饰改性后,吸附能为–2.585 eV,超过了改性前的4倍,有效增强了体系对甲醛分子的吸附能力.为了研究甲醛分子在Al修饰C_2N上的吸附增强机理,我们对局部态密度(PDOS)、Mulliken电荷分布及电子密度分布进行了计算.结果表明,Al原子修饰改变了附近的电子分布,从而改变了修饰Al原子的化学和物理行为,使其起到了连接甲醛分子和C_2N层的桥梁作用,从而加强了吸附能力.此外,为了研究产生对甲醛活化有效的羟基自由基(·OH)和超氧(O_2~(·–))自由基的可能,我们还计算了C_2N结构对H_2O分子和O_2分子的吸附.结果表明,Al修饰的C_2N对H_2O分子和O_2分子同样有很强的吸附能力.对于H_2O分子,在纯C_2N结构中的吸附能为–0.743 eV,在Al原子修饰后的结构中,其吸附能高达–3.177 eV,并且此时H_2O分子能够自发解离成一个羟基和一个H原子,其中羟基与修饰的Al原子相连,这为羟基自由基的生成提供了良好的条件.而对于O_2分子,在纯C_2N结构中的吸附能仅为–0.206 eV,在Al原子修饰后其吸附能高达–2.767 eV,约为修饰前的13倍,这使得化学吸附的O_2分子也具有更高的获得额外电子和高电位被激活为超氧自由基的潜能,这也为超氧自由基的生成提供了良好基础.上述研究表明,Al修饰C_2N是一种有前途的材料,可用于甲醛分子的吸附及催化降解.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
吸附催化理论论文参考文献
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[10].高子丰,陈昊,齐随涛,伊春海,杨伯伦.氢原子在Pt及Pt系双金属催化表面吸附的密度泛函理论研究[J].物理化学学报.2013
标签：还原氧化石墨烯气凝胶; 石墨相氮化碳; 吸附; 可见光催化;