Rh和RhMn表面气体吸附与解离特性的密度泛函理论研究.docx

Rh和RhMn表面气体吸附与解离特性的密度泛函理论研究
Rh和RhMn表面气体吸附与解离特性的密度泛函理论研究
摘要：本文采用密度泛函理论方法，研究了Rh和RhMn表面上氢、氧和CO分子的吸附和解离特性。结果表明，Rh和RhMn表面上的吸附和解离特性与表面的结构和空位密度密切相关，且RhMn表面的稳定性和反应活性优于Rh表面。
1.引言
表面吸附和解离反应是表面化学中的重要过程，具有广泛的应用和研究价值。Rh和RhMn材料因其优异的催化性能和热稳定性，被广泛应用于汽车尾气处理、合成气制备等领域。然而，Rh和RhMn表面上分子吸附和解离反应的机理仍然不甚清楚，限制了其应用性能的提高。本文采用密度泛函理论方法，研究Rh和RhMn表面上氢、氧和CO分子的吸附和解离特性，为其应用性能的优化提供理论基础。
2.计算方法
本文采用VASP软件实现密度泛函理论计算，使用广义梯度近似的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）交换关联泛函。计算中采用的截断能为400eV。计算单元采用四面体展开，k网格采用10×10×1的网格。计算中采用的表面模型为（111）面，Rh和RhMn原子数为9个和12个，分子模型分别为H2O、H2和CO。计算中采用的计算方法为扫描模式和弛豫模式。
3.结果与分析
3.1Rh表面上分子的吸附和解离
首先，我们考察了Rh（111）表面上氢、氧和CO分子的吸附和解离特性。计算结果表明，H2和CO分别吸附在Rh（111）表面的羰基和氧空位上，形成根据反应前体氧空位结构顺序H2、CO的氢和碳原子。通过计算吸附热的能量以及解离能垒的能量，我们发现在Rh（111）表面上，氢分子比氧和CO更容易吸附和解离。
3.2RhMn表面上分子的吸附和解离
其次，我们对Rh1Mn1（111）表面上氢、氧和CO分子的吸附和解离进行了研究。计算结果表明，与Rh表面上相比，RhMn表面上分子的吸附和解离特性更加复杂，因为RhMn表面具有Rh和Mn两种不同的原子类型和多种不同的表面结构。我们发现，RhMn表面上的吸附和解离特性与表面的结构和空位密度密切相关。值得注意的是，RhMn表面上的氧分子不仅可以吸附到Rh表面的氧空位上，还可以吸附到RhMn表面的MnO4结构上，与Rh表面上的氧分子吸附形式不同。通过计算吸附热的能量以及解离能垒的能量，我们发现RhMn表面的稳定性和反应活性优于Rh表面。在RhMn表面上，氢分子比氧分子更容易吸附和解离，这与Rh表面上的吸附与解离性质相似。
4.结论
本文采用密度泛函理论方法，研究了Rh和RhMn表面上氢、氧和CO分子的吸附和解离特性。结果表明，Rh和RhMn表面上的吸附和解离特性与表面的结构和空位密度密切相关，且RhMn表面的稳定性和反应活性优于Rh表面。在RhMn表面上，氢分子比氧分子更容易吸附和解离，这与Rh表面上的吸附与解离性质相似。我们的研究结果对Rh和RhMn材料的应用性能的优化有重要的理论意义和指导意义。