甲烷在清洁Pd(111)及氧改性的Pd(111)表面解离的密度泛函理论研究

摘要：

采用广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论(DFT)并结合平板模型,研究了CH_4在清洁Pd(111)及O改性的Pd(111)表面发生C-H键断裂的反应历程.优化了裂解过程中反应物、过渡态和产物的几何构型,获得了反应路径上各物种的吸附能及反应的活化能.结果表明,CH_4采用一个H原子指向表面的构型在Pd(111)表而的顶位吸附,CH_3的最稳定的吸附位置为顶位,OH,O和H的最稳定吸附位置均为面心立方.CH_4在清洁Pd(111)表面裂解的活化能为0.97eV,低于它在O原子改性(O没有参与反应)的Pd(111)表面的活化能1.42eV,说明表面氧原子抑制了CH_4中C-H键的断裂.当亚表而O原子和表面O原子(O参与反应)共同存在时,C-H键断裂的活化能为O.72eV,低于只有表层氧存在时的活化能(1.43 eV),说明亚表面的O原子对CH_4分子的活化具有促进作用.CH_4在O原子改性的Pd(111)表面裂解牛成CH_3和H,以及生成CH_3和OH的反应活化能分别为1.42和1.43 eV,说明CH_4在O原子改性的Pd(111)表面发生这两种反应的难易稗度相当.

关键词：甲烷、解离、钯、氧原子改性、密度泛函理论、广义梯度近似、平板模型

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分类号：O643.12;TQ54(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金20273034,20673063

在线出版日期：2010-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1269-1275