N2O與Ir(100)表面相互作用的第一性原理研究.pdf

1、氧化亞氮(N2O)是主要的溫室氣體之一,NOx催化分解時(shí),N2O是其副產(chǎn)品,N2O與過(guò)渡金屬表面的相互作用的研究是表面科學(xué)的一個(gè)倍受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。這一領(lǐng)域的研究既有表面科學(xué)研究上的重要意義,又有極其重要的實(shí)用價(jià)值。有關(guān)N2O與Ir表面的相互作用的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)N2O在Ir(111)和Ir(110)表面是比較活躍的,而在(100)表面則顯惰性,至今還沒(méi)有N2O與Ir表面的相互作用的理論研究。
　　 本工作采用基于密度泛函理論的第一

2、性原理總能計(jì)算系統(tǒng)地研究了N2O分子與Ir(100)表面的相互作用,我們得到如下有意義的結(jié)果:N2O分子可以通過(guò)Nt原子吸附于Ir(100)表面的頂位,吸附分子幾乎是垂直的,分子鍵長(zhǎng)幾乎沒(méi)有變化；N2O分子也能通過(guò)一個(gè)N原子和一個(gè)O原子或兩個(gè)N原子吸附于Ir(100)表面。此時(shí)分子大大的被彎曲,分子鍵長(zhǎng)被拉長(zhǎng)。我們推測(cè)這兩種吸附構(gòu)型可使N2O按兩種途徑分解:一種是通過(guò)N-O分離,分解為N2和O；另一種是通過(guò)N-N分離,分解為NO和N。在

3、Ir(100)表面,存在N2O分子不需要活化就會(huì)發(fā)生分解的可能。當(dāng)N2O分子沿某一位置放置時(shí),通過(guò)弛豫優(yōu)化計(jì)算N2O分解為N2和O,分解所放出來(lái)的能量在2eV左右。通過(guò)對(duì)氣相N2O分子態(tài)密度和N2O分子吸附后的態(tài)密度的計(jì)算和比較,發(fā)現(xiàn):當(dāng)N2O分子通過(guò)Nt原子吸附于Ir(100)表面的頂位時(shí),主要是通過(guò)其7σ軌道與襯底原子的表面態(tài)相互作用,而另兩種通過(guò)兩個(gè)原子吸附的模式則是通過(guò)N2O分子的2π和3π軌道和襯底原子表面態(tài)的雜化而相互作用,