钙钛矿型复合氧化物吸附小分子的密度泛函理论研究

摘要

本文运用密度泛函理论方法对SrTiO3和BaTiO3钙钛矿复合氧化物系列的表面及表面吸附NO分子的体系进行了研究，解释了表面与体相催化活性不同的原因，并对表面吸附NO分子的催化性能进行了理论研究。同时对具有氧缺陷的SrTiO3-x(001)体系的表面及表面吸附NO分子的体系也进行了量子化学理论研究。
　　运用基于密度泛函和赝势理论的量子化学软件计算了SrTiO3、BaTiO3的(001)表面及具有氧缺陷的SrTiO3－x(001)表面的表面结构和电子结构。并对NO分子在SrTiO3(001)、SrTiO3-x(001)和BaTiO3(001)表面吸附的能量及电子结构进行了研究。计算结果与实验及先前的理论结果变化趋势一致。表面结构计算结果显示，SrTiO3(001)表面在垂直于表面的方向上发生弛豫，从而使得表面产生极化。而BaTiO3(001)表面不仅在垂直于表面方向上发生弛豫，而且在平行于表面的方向上也发生较大的弛豫。表面电子结构计算结果表明，电荷在表面发生了重新分配，从计算的能带结果来看，SrO终端面的能隙基本与体相相差甚微，TiO2终端面的能隙与体相相比，有明显减少。吸附能、键长及Mulliken布居分析等结果显示，具有氧缺陷的SrTiO3-x(001)表面对于NO分子的分解具有较高的活性，而完美的SrTiO3(001)、BaTiO3(001)对NO分子的分解活性不大，其中，TiO2终端面对NO分子的分解活性比SrO终端面大。具有氧缺陷的SrTiO3表面对NO分解具有较高的活性，其原因为从钛酸锶表面移走一个氧原子，会留下两个电子，而NO分子是电子接受体，由于NO分子与氧空位相互作用，使NO分子分解。

目录

钙钛矿型复合氧化物吸附小分子

DENSITY FUNCTIONAL THEORY STUDY ADSORPTION OF SMALL MOLECULES ON PEROVSKITES COMPOUND OXIDE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 表面吸附

1.3 钙钛矿型复合氧化物

1.4 密度泛函理论对表面吸附研究的发展现状

1.5 课题主要研究内容

第2章 计算方法

2.1 计算量子化学的计算方法简介

2.2 密度泛函理论计算方法

第3章 NO在SrTiO3(001)表面的吸附计算

3.1 SrTiO3钙钛矿型复合氧化物的结构特点

3.2 计算过程中选取的主要参数

3.3 NO在SrTiO3表面吸附的计算

3.5 本章小节

第4章 NO在BaTiO3(001)表面的吸附计算

4.1 BaTiO3钙钛矿型复合氧化物的结构特点

4.2 BaTiO3(001)表面结构及电子结构

4.3 本章小结

结论

参考文献

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