Ag原子在TiO2(110)表面吸附的密度泛函理論研究.pdf

1、氧化物表面負載Au,Ag和Cu納米顆粒經(jīng)常會表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。實驗對比Au,Ag和Cu在水的催化過程中催化作用強弱,發(fā)現(xiàn)Au和Cu作為中間催化物有很強的催化活性,因此,氧化物負載金屬的研究是很有必要的。
　　金紅石型TiO2(110)面是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的表面,采用金屬負載的方式對TiO2(110)面進行改性是提高其催化活性的有效途徑,研究改性后表面的電子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對于揭示其表面的催化反應(yīng)機理,指導(dǎo)實驗的設(shè)計有重要的科學(xué)意

2、義。
　　TiO2表面沉積貴金屬,可以使體系中的電荷分布發(fā)生改變,進而影響表面性質(zhì),改善其光電性能。通過貴金屬修飾不但能促進光生電子～空穴對的分離,而且可改變TiO2的能帶結(jié)構(gòu),更有利于吸收低能量光子,增強TiO2表面對太陽光的利用。
　　第一章首先介紹了表面科學(xué)的內(nèi)容,然后對小分子及Au、Ag、Cu在TiO2(110)表面吸附的研究現(xiàn)狀作了介紹。
　　第二章簡要介紹了本文的理論基礎(chǔ)一密度泛函理論(DFT)、常用的兩種

3、交換關(guān)聯(lián)泛函,然后介紹了本文使用的平面波贗勢基組及所使用的計算軟件包一維也納從頭分子動力學(xué)計算軟件包(ViennaAb-initioSimulationPackage)-VASP。
　　第三章采用周期性超原胞的平板模型,對Ag原子在滿足化學(xué)配比的TiO2(110)完整表面的吸附進行計算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(1)在低覆蓋度時,Ag原子最佳吸附位為橋氧原子間的橋位;高覆蓋度下,Ag原子更傾向于吸附在橋氧原子的上方。(2)從態(tài)密度圖中可以看出吸附

4、后Ag原子和相鄰原子氧原子(O)形成了化學(xué)鍵;從差分電荷密度圖分析得知Ag原子和相鄰的表面原子之間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移,探討了除菌的原理。(3)從bader電荷分析定量計算了Ag原子和相鄰原子的電荷,和前面的態(tài)密度和差分電荷密度分析一致;同時從bader電荷分布和功函數(shù)分析可知,Ag原子向TiO2表面轉(zhuǎn)移電荷,使Ag原子表面富集電子,降低了TiO2光生載流子和空穴的復(fù)合幾率,有利于達到催化的目的。
　　第四章計算了Ag原子在氧缺陷表面的