N_(2)和O_(2)在δ-Pu(100)表面吸附行为的理论研究

摘要

空气中活性气体在钚材料表面的吸附行为是引起钚材料表面腐蚀的重要原因。采用第一性原理方法对空气中N_(2)和O_(2)在δ-Pu(100)表面的吸附行为进行了研究。对所有稳定吸附构型进行Bader电荷分析以及吸附能与结合能分析的结果表明:N_(2)的最稳定吸附构型为H-S-N6,O_(2)的最稳定吸附构型为H-P-O4。对这2种吸附构型进行差分电荷密度分析、态密度(DOS)分析和晶体哈密顿轨道布居数(COHP)计算的结果表明:N_(2)和O_(2)在δ-Pu(100)表面的吸附均为强化学吸附,且O_(2)的吸附远远强于N_(2)。成键本质均为N原子或O原子的2s和2p轨道与表面Pu原子的6p、6d和5f轨道发生重叠杂化作用。研究结果对于N_(2)和O_(2)在δ-Pu(100)表面共吸附行为的研究奠定了良好基础,对揭示钚材料在空气中的表面腐蚀机制有重要意义。