N2O和H在Ir表面吸附與共吸附的第一性原理研究.pdf

1、氧化亞氮(N2O)是主要的溫室氣體之一，由于其破壞臭氧層，增強(qiáng)了到達(dá)地表的紫外線輻射。研究表明，過渡金屬對N2O的分解是很好的催化劑。近年來，有關(guān)N2O與過渡金屬表面的相互作用是表面科學(xué)領(lǐng)域中一個倍受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。迄今為止已從實驗上和理論上取得了不少研究成果，而有關(guān)N2O與Ir表面相互作用的研究還比較欠缺，尤其是N2O與Ir(111)表面的相互作用以及N2O和H在Ir表面的共吸附，至今還沒有相關(guān)從第一性原理出發(fā)所作的理論研究。

2、　　 本論文采用基于密度泛函理論的第一性原理總能計算，系統(tǒng)地研究N2O分子與Ir(111)表面的相互作用，并對N2O分子和H原子在Ir(100)和Ir(111)表面的共吸附作了粗略的研究。對于N2O分子與Ir(111)表面的相互作用研究，我們得到了如下研究結(jié)果：N2O分子在Ir(111)表面存在三種穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu)，分別為：通過Nt原子垂直吸附在Ir(111)面的頂位，N2O分子鍵長、鍵角相對自由N2O分子幾乎沒有變化；通過一個N原子和一

3、個O原子吸附在Ir(111)表面，稱為“l(fā)yingflat”結(jié)構(gòu)；通過兩個N原子吸附在Ir(111)表面，稱為“Horse-like”結(jié)構(gòu)。后兩種吸附結(jié)構(gòu)中，N2O分子發(fā)生較大程度的彎曲，分子鍵長也被拉長。同時，我們從態(tài)密度分布分析了三種吸附態(tài)的電子態(tài)結(jié)構(gòu)。頂位吸附時，N2O分子通過7σ軌道與襯底原子的表面態(tài)相互作用，而另兩種吸附態(tài)則是通過2π和3π軌道和襯底原子表面態(tài)的雜化而相互作用。此外，N2O分子在Ir(111)表面還存在一種不需

4、要活化或只要很小的活化能即可分解為N2和O的情況。
　　 對于N2O分子和H原子在Ir(100)和Ir(111)表面的共吸附的研究，我們得到了如下研究結(jié)果：當(dāng)Ir(100)表面被H覆蓋后，在H原子覆蓋度≥0.5ML時，Ir(100)表面被鈍化，N2O分子不再分解。當(dāng)Ir(111)表面被H覆蓋后，N2O分子仍會發(fā)生分解，我們的研究已發(fā)現(xiàn)N2O分子分解成N和NO。
　　 總之，我們的研究表明，N2O分子與Ir(111)表面之