CO在高催化活性催化劑Cu-CeO-,2-(111)表面吸附與氧化的第一性原理研究.pdf

1、Cu-CeO2材料能作為一系列重要反應(yīng)(如：水煤氣轉(zhuǎn)化，低溫氧化CO，除SOx等)的催化劑，同時Cu/CeO2-YSZ作為固體氧化物燃料電池的陽極材料還具有很好的抗碳沉積作用。但是相關(guān)理論研究還比較滯后，對Cu吸附CeO2及Cu摻雜的CeO2體系特性及催化機理的理論研究相對較少，為了更深入地了解Cu-CeO2體系的穩(wěn)定性和催化活性，我們對Cu在理想純凈的CeO2表面吸附及表面摻雜體系進行了系統(tǒng)的研究。
　　 本文采用基于廣義梯度

2、近似的投影綴加平面波(projector augmentedwave)贗勢和具有三維周期性邊界條件的超晶胞模型，用第一性原理方法，系統(tǒng)地研究了Cu在CeO2(111)表面吸附體系和Cu摻雜CeO2體系[Cu替換CeO2(111)表面一個Ce原子的體系，即Cu0.08Ce0.92O2(111)]的原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)活性。并進一步研究了CO在Cu0.08Ce0.92O2(111)表面的吸附與氧化。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，Cu原子在理

3、想純凈的CeO2(111)吸附時，顯示Cu(+D，且由于Cu的吸附抑制了氧空位的形成；對于Cu在CeO2(111)表面摻雜的體系，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后Cu原子處于由一個表層氧，兩個次層氧和一個第三層氧組成的平面上，形成了局域的CuO相，且顯示Cu(+Ⅱ)。Cu的摻雜大大促進了表面氧空位的形成，提高了CeO2的催化活性。CO在Cu0.08Ce0.92O2(111)表面除了存在弱的物理吸附和強的化學(xué)吸附(形成了CO3結(jié)構(gòu))外，還能直接被氧化成CO2。