NO 分子在金表面吸附的理论研究

《中国科学》杂志社

SCIENCE CHINA PRESS

SCIENTIA SINICA Chimica 摘 要 www.scichina.com chem.scichina.com NO分子在金表面吸附的理论研究

王莹莹, 张冬菊*, 刘成卜*

山东大学理论化学研究所, 济南250100

*通讯作者, E-mail: zhangdj@sdu.edu.cn, cbliu@sdu.edu.cn 收稿日期: 2010-01-25; 接受日期: 2010-03-29

全文见: Science China Chemistry, 2011, (1): 194~199 doi: 10.1007/s11426-010-4183-9

摘要 气体分子在过渡族金属表面吸附是异相催化过程中的一个重要步骤. 研究其在金属表面的吸附特性是了解其催化性能的基础, 多年来一直是表面科学领域的研究热点. 理论研究在解释吸附机理、实验现象以及证实实验结论的可靠性方面发挥着越来越重要的作用. 本文使用密度泛函理论 (DFT) 研究了NO分子在中性及带正、负电荷的Au(111), Au(100), Au(310) 和Au/Au(111) 表面的吸附行为. 研究结果表明, NO倾斜地吸附在金表面. 在这种吸附构型中，Au原子的 dz2 轨道和NO分子的2π* 轨道对称性匹配，并达到最大重叠. 中性及带正、负电荷的Au(111), Au(100), Au(310) 和Au/Au(111) 表面不同吸附位对NO的反应活性不同, NO易吸附于各个金表面的顶位. 计算结果显示, NO分子在 Au(111) 面几乎不吸附, 而在Au/Au(111)的吸附能高达0. eV. 对表面金原子d态电子分波态密度分析表明, 金表面对NO分子的吸附活性随着金原子配位数的减少而增强, 这是由于低配位数的金原子的d态电子更靠近费米能级. 当金表面增加或减少一个电子时, 金表面对NO的吸附能有明显变化. 正电荷的金表面对NO吸附的活性比中性的表面活性高, 而带负电荷的表面对NO分子吸附的活性比中性的表面活性低. 为了揭示电荷对金表面吸附活性的影响, 我们计算了不同电荷态金表面的d带中心能量数值. 研究表明, 随着表面正电荷的聚集, 金表面的d带中心能量逐渐增加. 本文结果对相关的实验研究有一定指导作用.

关键词 金表面 NO吸附 密度泛函理论