Pt基双金属合金模型上H2O与CO2的吸附及分解DFT研究

摘要

本文利用簇及平板模型，运用DFT方法对Pt及其合金模型上的H2O， CO2的吸附及分解过程进行了研究，并且对CO2在Pt的不同平板模型催化分解反应进行了比较。较为全面地计算研究了在含Pt及其合金原子簇特定表面上吸附物种的吸附构型、稳定吸附位置、吸附能、过渡态构型、反应活化能后，获得了以下结论： 1.通过比较H2O，CO2分解反应中各物种在Pt及其合金簇模型上的吸附能，发现在簇模型中，混杂金属的置换位置和模型原子数量是影响模型稳定性及其表面上吸附强度的主要因素。置换次外层的簇合金最稳定，改变簇的大小和原子数后依然符合这一特征。Pt-X(X=Cu,Fe,Co,Ni)合金簇中混杂金属置换不同位置对H2O、CO2的吸附影响相对较小，但是对H、O、CO、OH的吸附影响明显。对于OH、CO的吸附中，置换次外层的合金簇模型吸附最强，对于O, H的吸附中，置换次外层的合金簇吸附却最弱。 2.通过构建模型和优化计算模拟了CO2和H2O在Pt及其合金不同簇模型上的分解反应，比较不同合金簇模型上的分解活化能，结果表明置换位置对反应活化能有明显影响。其中置换吸附表面时反应活化能比纯Pt簇上降低最多，置换次外层的混杂金属模型上的分解活化能比纯Pt簇上更高。 3.作为比较计算了Pt基双金属合金平板模型上各吸附物种的吸附能，得到了簇模型表面上的吸附更强的结论。同时研究了CO2在Pt-Ni平板双金属催化剂（包括 Pt(111), Pt/Ni/Pt(111), Ni/Pt(111), NiO1-x/Pt(111)和NiO1-x/Pt/Ni/Pt(111)）模型上的催化氧化分解过程。我们发现在低氧覆盖度下，形成的CO可能通过Langmuir-Hinshelwood机理进行发生催化氧化反应，但反应活化能较高；CO2在金属表面的分解的氧未扩散而形成的高氧覆盖度情况下或有分子氧存在（在NiO1-x体系中）时，形成的CO会通过Eley-Rideal机理进行催化氧化反应，反应活化能较低。计算结果显示对CO催化氧化反应有如下的活性顺序： Pt(111)

目录

声明

第一章 绪论

1.1催化剂简介

1.2金属催化剂

1.3主要研究工作及目的

参考文献

第二章 计算模型与方法

2.1 计算模型

2.2计算方法

参考文献

第三章Pt及Pt合金的簇模型上H2O的吸附及分解

3.1 引言

3.2 纯Pt簇及其吸附

3.3 Pt-Cu簇上H2O的吸附及分解

3.4 Pt-Fe, Pt-Co, Pt-Ni簇上H2O的吸附及分解

3.5 本章小结

参考文献

第四章Pt及Pt合金的簇模型上CO2的吸附及分解

4.1 引言

4.2纯Pt簇及其吸附

4.3 Pt-Cu簇上CO2的吸附及分解

4.4 Pt-Fe, Pt-Co, Pt-Ni簇上CO2的吸附及分解

4.5 本章小结

参考文献

第五章 Pt及Pt合金的平板模型上CO的催化氧化

5.1 引言

5.2 纯Pt(111)及其吸附

5.3 Pt-Ni(111)的合金平板模型上CO的催化氧化

5.4 本章小结

参考文献

第六章 结论与建议

6.1 研究结论

6.2 研究创新点

6.3 问题与建议

致谢

攻读学位期间发表的学术论文