乙炔在CuCl(111)表面吸附的密度泛函理论研究
2012-11-02江立华张善正康丽华代斌
石河子大学学报(自然科学版) 2012年4期
江立华,张善正,康丽华,代斌
(石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地,石河子832003)
有机小分子在固体表面上的吸附是基础研究和工业应用的热点课题之一[1-2],分子吸附于界面后,吸附层的电子结构和几何构型是表面科学和多相催化化学中一个重要的研究内容。
乙炔在金属表面上的相互作用是由于C≡C在一些初级催化反应中的变化引起的,因此得到人们的广泛关注[3-5]。乙炔具有很高的对称性,它也是研究金属表面吸附以及金属原子或离子之间相互作用的理想探针分子。不饱和碳氢化合物在金属氯化物表面的吸附活化得到了广泛的研究[6-13]。CuCl金属表面被经常用作为吸附反应的基底,一般认为表面上的3个不饱和的Cu原子周围是催化反应的活性中心[14]。CuCl是乙炔加氢过程中比较好的催化剂助剂,许多有机小分子和气体在CuCl表面上的吸附已有报道[15-17],但还未见乙炔的相关报道。因此,研究乙炔在CuCl表面的吸附对其催化机理的研究有着重要的意义。
本文采用密度泛函理论结合平板模型方法模拟乙炔分子在松弛CuCl(111)表面的吸附行为,对乙炔在不同吸附位下的吸附构型进行了结构优化以及频率的计算,讨论了不同吸附位置的稳定性和吸附能,探讨了C≡C吸附前后的变化。
1 实验部分
1.1 计算模型
CuCl是一种具有闪锌矿结构的P型半导体,属于面心立方体构型[18],其晶胞参数a=0.5416nm。在体相中,Cu和Cl均采取面体配位形式。……
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