贵金属表面若干催化过程的第一原理研究

论文摘要

本文使用第一原理密度泛函理论研究了部分典型的异相催化反应,包括Ag表面氧化物对乙烯的环氧化作用,甲醇在Pt（111）表面的非-CO氧化路径和苯在Pt（111）表面的脱氢反应。得到了相应的催化机理,弄清了不同吸附结构,不同吸附物对整个催化过程的影响。结果表明:Oup-Ag2和Odown-Ag1两个吸附位对于乙烯环氧化反应起主要作用而另两处Oup-Ag1和Odown-Ag2则几乎不起作用,即存在两个相对独立的高效催化吸附位;对于甲醇氧化的非-CO氧化路径,HCOO-和-COOH都是活性中间产物,而且整个反应过程中OH起着非常重要的作用;而苯在Pt（111）表面的脱氢反应则存在两个平行的反应路径,且它们的中间产物几乎完全一样（o-C6H4和C6H5）。另外,我们计算了甲基硫醇在富-As的GaAs（001）表面的吸附特性,发现硫醇盐优先选择与镓悬空键结合,这有助于我们研究GaAs（001）表面的自组装层结构。同时,我们还研究了Au-苯二醇（BDT）-Au分子器件的几何结构对电子结构的影响,计算表明BDT分子几何结构的变化本质上改变了自身的电子结构,从而影响了整个分子器件的电导率。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多相催化剂
• 1.2.1 乙烯环氧化
• 1.2.2 甲醇燃料电池
• 1.2.3 碳氢化合物的分解
• 1.3 半导体表面的吸附
• 1.4 分子器件
• 1.5 本论文研究内容
• 第二章 计算机模拟技术
• 2.1 计算机模拟概述
• 2.2 第一性原理简介
• 2.2.1 第一性原理对多体问题的处理方法
• 2.2.2 计算机模拟的基本方法
• 2.2.2.1 经典分子动力学方法（MD）
• 2.2.2.2 局域密度泛函理论（DFT）
• 2.2.2.3 能带论
• 2.3 计算方法
• 2.4 本章总结
• 12O₆/Ag（111）的电子结构及其对乙烯环氧化的作用'>第三章 Ag₁₂O₆/Ag（111）的电子结构及其对乙烯环氧化的作用
• 3.1 引言
• 3.2 模拟细节
• 3.3 结果和讨论
• 3.4 本章总结
• 第四章 甲醇在Pt（111）面的非-CO 氧化路径
• 4.1 引言
• 4.2 模拟细节
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章总结
• 第五章 苯在Pt（111）面的脱氢反应
• 5.1 引言
• 5.2 模拟细节
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章总结
• 第六章 甲基硫醇在富-As 的GaAs（001）面的吸附
• 6.1 引言
• 6.2 模拟细节
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 本章结论
• 第七章 分子变形对单分子器件电子性质的影响
• 7.1 引言
• 7.2 理论方法
• 7.3 结果和讨论
• 7.4 本章总结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT