杂质对氧吸附RhPt合金表面偏析影响的研究

摘要

本文应用计算机程序构造了无序二元合金 Rh<,x>Pt<,1-x> 的原子集团模型，并按照覆盖度θ=0.5，构造了氧吸附于 Rh<,x>Ph<,1-x> 合金 (110) 表面的化学吸附系统模型，然后将杂质Ni、Cu、W按照替位的方式分别加到吸附系统模型的表面，得到了存在杂质的O/Rh<,x>Ph<,1-x> 吸附系统。应用 Recursion 方法计算了吸附系统表面的环境敏感镶嵌能、体系的能量态密度等参量并讨论了吸附体系的稳定性以及杂质Ni、Cu、W对合金表面的化学吸附和表面偏析的影响。 Rh<,x>Pt<,1-x> 合金是无序二元合金，具有面心立方结构，组成 Rh<,x>Pt<,1-x>合金的两种元素无序的占据晶格点阵位置。合金的最大特点就在于存在表面偏析现象，当吸附质吸附于合金表面时，往往对合金表面的偏析现象产生影响，无论从弹性应变能理论还是化学键能理论或是金属电子理论都可以做出解释。然而，在实际情况下，Rh<,x>Pt<,1-x>合金不可避免地存在某些杂质，研究杂质与化学吸附以及表面偏析之间的作用，并计算存在不同杂质时吸附体系的表面态密度、环境敏感镶嵌能等相关参量，能更深入地从微观、定量的角度揭示存在杂质时 Rh<,x>Pt<,1-x>合金表面吸附的微观机理，这对催化、材料、环保、能源等科学领域的发展都有重要的现实意义。 本文构造了考虑和不考虑吸附质对偏析影响的吸附系统 O/Rh<,0.7>Pt<,0.3> 模型以及分别存在杂质 Ni、Cu、W 的吸附系统 O/Rh<,0.7>Pt<,0.3>模型。根据构造的化学吸附系统模型，应用实空间的原子团方法(Recursion 方法)计算了吸附系统的表面态密度和环境敏感镶嵌能，并讨论了各种杂质对化学吸附和表面偏析的影响。研究表明：杂质Cu、Ni和W均使吸附系统O/Rh<,x>Pt<,1-x>(110)表面偏析情况发生逆转，Ni 对吸附系统偏析的影响最大，其次是Cu，W 对吸附系统偏析的影响最小；电子结构计算表明杂质 Ni、Cu、W 存在于合金表面时，使 Rh 与氧的共价相互作用减弱，使表面偏析发生逆转，Pt 再次偏析于表面。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

一、Rh-Pt合金简介

(一)Rh-Pt合金的性质

(二)Rh-Pt合金的催化机理

二、化学吸附与表面偏析

(一)化学吸附的概念

(二)化学吸附研究的历史和现状

(三)无序二元合金表面偏析及对吸附影响的研究

三、研究的内容和意义

(一)研究内容

(二)研究意义

第二章计算方法

一、Recursion方法简介

二、化学吸附系统中哈密顿量的建立

三、费米能级、总能量及环境敏感镶嵌能的计算

(一)费米能级

(二)总结构能

(三)环境敏感镶嵌能

四、计算机程序简介

第三章模型的构造

一、概述

(一)表面吸附形态

(二)化学吸附的三种典型位置

（三）吸附表面的描述方法

二、构造模型

(一)理想的清洁RhxPt1-x合金衬底模型的构造

(二)清洁的具有表面偏析的RhxPt1-x合金衬底模型的构造

(三)考虑和不考虑吸附质对偏析影响的吸附系统O/Rh0.7Pt0.3模型的构造

(四)存在杂质的吸附系统O/Rh0.7Pt0.3模型的构造

三、本章小节

第四章电子理论计算及结果分析

一、环境敏感镶嵌能

(一)计算结果

(二)分析与讨论

二、电子结构

(一)计算结果

(二)结果分析

三、本章小节

结论

附录

参考文献

个人简历及主要成果

致谢