貴金屬及其合金吸附及力學性能的第一性原理研究.pdf

1、本文采用含超軟贗勢平面波方法的第一性原理對小分子在金屬及合金表面的吸附和高壓下銥基合金的結構、電子性質(zhì)、彈性性質(zhì)和熱力學性質(zhì)進行了相關研究。
　　首先，采用含超軟贗勢平面波方法的廣義梯度近似(GGA+DFT)密度泛函理論對一氧化氮在純金屬(Pt(111)和 Pt(100)）和合金(Au/Pt(111)和 Au/Pt(100)）表面的化學吸附。不同的成分和不同的晶面能產(chǎn)生不同的催化效果。NO傾向于吸附到更多Pt原子的位點，Au原子取

2、代頂層Pt原子可影響NO在表面的吸附能和金屬頂層原子的d帶中心。隨著頂層金原子數(shù)的增加，d帶中心逐漸遠離費米能級，吸附能也逐漸降低。且當頂層Au的濃度相同時，Au/Pt(100)比Au/Pt(111)面呈現(xiàn)更好的活性。根據(jù)對電子性質(zhì)的分析，NO與金屬之間的相互作用主要是來源于5σ/2π*與d軌道的雜合。
　　其次，采用第一性原理探討了H2S在純金屬（Pd(111)和Au(111)）和合金（Pd/Au(111)和Au/Pd(111)

3、）表面的吸附和解離。H2S趨向于吸附在頂位，HS吸附于橋位，S和H原子在fcc位最穩(wěn)定。比較含硫碎片、氫在金屬表面的吸附，出現(xiàn)相似的吸附能趨勢：Pd/Au(111)>Pd(111)>Au(111)>Au/Pd(111)。H2S在Pd(111)和Pd/Au(111)表面兩步都為放熱反應，而在Au(111)和Au/Pd(111)表面為吸熱反應，H2S的解離在Pd/Au(111)表面上最易發(fā)生。隨著d帶中心遠離費米能級，吸附能就降低。根據(jù)局部

4、態(tài)密度分析，Pd/Au(111)里層的Au原子能加大頂層原子的d帶強度，然而Au/Pd(111)里層的Pd原子卻產(chǎn)生相反的影響。通過更詳細的電子性質(zhì)，可得到H2S與金屬表面的相互作用。
　　第三，運用第一性原理對不同壓力下的Ir3Zr的結構、彈性和電子性質(zhì)進行研究。晶體的晶格常數(shù)和體積隨壓力的增加而減小。隨著壓力升高到45GPa，彈性常數(shù)Cij、體積彈性模量B、剪切模量G、楊氏模量E、泊松比?、各向異性因子A和德拜溫度TD成直線上

5、升的趨勢。并且，B/G值也隨壓力增加而增大，表明高壓能提高晶體的延展性。在零壓下，Ir3Zr表現(xiàn)為脆性，當壓力升高到10GPa時，柯西壓力和B/G的結果都表明Ir3Zr表現(xiàn)為延展性。分析高壓下的態(tài)密度、Mülliken電荷和鍵長。
　　最后，采用第一性原理探討了L12結構的Ir3Nb和Ir3V在高壓下的結構、彈性性質(zhì)。計算晶體的晶格常數(shù)和彈性模量與實驗和其他理論研究相一致。Ir3Nb和Ir3V彈性常數(shù)（C11，C12，C44）表明