镉修饰金红石型二氧化钛（110）面结构与性质

摘要

研究采用DFT-LDA方法，对金红石型TiO<,2>(110)表面弛豫和镉在TiO<,2>(110)表面的负载进行了系统的研究，同时对镉的负载位置、体系的电子结构及电荷转移进行了分析。结果表明TiO<,2>(110)完整表面存在着明显的弛豫现象，弛豫会对体系的性质造成影响，研究表面反应必须考虑表面的弛豫现象。 镉的负载浓度不同时，体系的性质也不相同。吸附能随负载浓度的减小而增大。在TiO<,2>(1×1)表面和TiO<,2>(1×2)表面，镉的稳定负载位置相同，负载后的构型也一致，都和两个桥氧及一个层氧作用，即呈B构型。在这两个表面，镉的5s和5p态之间有明显的相互作用，由此我们预测，镉在[001]方向会形成一维链状结构。镉原子之间的作用削弱了镉和底物之间的作用。在TiO<,2>(2×1)表面和TiO<,2>(2×2)表面，镉在稳定负载位置和两个层氧一个桥氧有效成键，即呈A构型，随着负载浓度的降低，形成这种构型的趋势增大。 负载后镉失去电子，失去的电子主要转移给与它相连的桥氧，并且定域在桥氧上。镉的负载使桥氧不饱和键上的电子得到了补充，同时也削弱了桥氧和六配位钛之间的作用，导致桥氧和六配位钛之间键长变长，六配位钛上的电荷接近体相中钛的电荷。五配位钛基本没有得到电子，不能被还原。 镉和桥氧之间的作用是决定负载是否稳定的关键因素。镉主要通过4d态和桥氧的2p态作用，镉的5s态也和桥氧的2p态有一定作用。镉的5s态、桥氧的2p态和钛的3d态对应出现，形成了镉、氧和钛之间特殊的金属-氧-金属作用。

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文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2 TiO2(110)表面研究概况

1.3 TiO2(110)表面负载金属研究概况

1.4本论文研究内容

第2章密度泛函计算的理论基础

2.1 Thomas-Fermi模型

2.2 Hohenberg-Kohn定理

2.3局域自旋密度近似

2.4广义梯度近似

第3章计算条件的选择

3.1计算参数的确定

3.1.1泛函的选择

3.1.2局部泛函和基组的选择

3.1.3其它计算参数的选择

3.2表面模型的建立

3.2.1表面的确定

3.2.2负载位置的确定

第4章Cd在TiO2(110)表面负载的计算与分析

4.1 TiO2(110)表面的计算

4.1.1表面弛豫分析

4.1.2态密度分析

4.1.3小结

4.2 镉负载浓度为1ML的计算

4.2.1构型的优化

4.2.2态密度分析

4.2.3电荷布居分析

4.2.4小结

4.3 镉负载浓度为0.5ML的计算

4.3.1 镉在TiO2(2×1)表面负载的计算

4.3.2 Cd在TiO2(1×2)表面负载的计算

4.4 Cd负载浓度为0.25ML的计算

4.4.1构型的优化

4.4.2态密度分析

4.4.3电荷布居分析

4.4.4小结

结论

参考文献

致谢