一氧化碳分子在Pt/t-ZrO2(101)表面的吸附性质

满梅玲 陆春海 陈文凯 李奕 章永凡

引用本文: 满梅玲, 陆春海, 陈文凯, 李奕, 章永凡. 一氧化碳分子在Pt/t-ZrO2(101)表面的吸附性质[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 51-57. doi: 10.3866/PKU.WHXB20122851 shu
Citation:  MAN Mei-Ling, LU Chun-Hai, CHEN Wen-Kai, LI Yi, ZHANG Yong-Fan. Adsorption Properties of CO Molecules on Pt/t-ZrO2(101) Surfaces[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 51-57. doi: 10.3866/PKU.WHXB20122851 shu

一氧化碳分子在Pt/t-ZrO2(101)表面的吸附性质

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(90922022) (90922022)

    福建省高等学校新世纪优秀人才计划(HX2006-103)资助项目 (HX2006-103)

摘要: 运用广义梯度密度泛函理论(GGA-PW91)结合周期平板模型方法, 研究了CO分子在完整与Pt 负载的四方ZrO2(101)表面的吸附行为. 结果表明: 表面第二层第二氧位和表面第二桥位分别为CO分子和Pt 原子在完整ZrO2(101)表面的稳定吸附位, 且覆盖度为0.25 ML (monolayer)时均为稳定吸附构型, 吸附能分别为56.2和352.7 kJ·mol-1. CO分子在负载表面的稳定吸附模式为C-end吸附, 吸附能为323.8 kJ·mol-1. 考察了CO分子在负载表面吸附前后的振动频率、态密度和轨道电荷布居分析, 并与CO分子和Pt 原子在ZrO2表面的结果进行比较. 结果表明, C端吸附CO分子键长为0.1161 nm, 与自由的和吸附在ZrO2表面后的CO相应值(0.1141和0.1136 nm)相比伸长. 吸附后C―O键伸缩振动频率为2018 cm-1, 与自由CO分子相比发生红移; 吸附后CO带部分正电荷, 电子转移以Pt 5d→CO 2ππ反馈机理占主导地位.

English

    1. [1]

      (1) Zou, H. B.; Chen, S. Z.; Liu, Z. L.; Lin,W. M. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 9324.(1) Zou, H. B.; Chen, S. Z.; Liu, Z. L.; Lin,W. M. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 9324.

    2. [2]

      (2) Kim, H. Y.; Han, S. S.; Ryu, J. H.; Lee, H. M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3156.(2) Kim, H. Y.; Han, S. S.; Ryu, J. H.; Lee, H. M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3156.

    3. [3]

      (3) Igarashi, H.; Fujino, T.;Watanabe, M. J. Electroanal. Chem. 1995, 391, 119.(3) Igarashi, H.; Fujino, T.;Watanabe, M. J. Electroanal. Chem. 1995, 391, 119.

    4. [4]

      (4) Dekkers, M. A. P.; Lippits, M. J.; Nieuwenhuys, B. E. Catal. Lett. 1998, 56 (4), 195.(4) Dekkers, M. A. P.; Lippits, M. J.; Nieuwenhuys, B. E. Catal. Lett. 1998, 56 (4), 195.

    5. [5]

      (5) Rupprechter, G.; Dellwig, T.; Unterhalt, H. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (18), 3797.(5) Rupprechter, G.; Dellwig, T.; Unterhalt, H. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (18), 3797.

    6. [6]

      (6) Hadjiivanov, K.; Kn?zinger, H.; Mihaylov, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (10), 2618.(6) Hadjiivanov, K.; Kn?zinger, H.; Mihaylov, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (10), 2618.

    7. [7]

      (7) Shaikhutdinov, S. K.; Meyer, R.; Naschitzki, M. Catal. Lett. 2003, 86 (4), 211.(7) Shaikhutdinov, S. K.; Meyer, R.; Naschitzki, M. Catal. Lett. 2003, 86 (4), 211.

    8. [8]

      (8) Chen, J. G.; Xiang, H.W.; Dong, Q. N.;Wang, X. Z.; Sun, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2001, 17 (2), 161. [陈建刚, 相宏伟, 董庆年, 王秀芝, 孙予罕. 物理化学学报, 2001, 17 (2), 161.](8) Chen, J. G.; Xiang, H.W.; Dong, Q. N.;Wang, X. Z.; Sun, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2001, 17 (2), 161. [陈建刚, 相宏伟, 董庆年, 王秀芝, 孙予罕. 物理化学学报, 2001, 17 (2), 161.]

    9. [9]

      (9) Chen, Y. Q.; ng, M. C.; Zhu, X. H.; Ming, H.; Tang, S. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2002, 23 (4), 715. [陈耀强, 龚茂初, 祝小红, 明虹, 唐水花. 高等学校化学学报, 2002, 23 (4), 715.](9) Chen, Y. Q.; ng, M. C.; Zhu, X. H.; Ming, H.; Tang, S. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2002, 23 (4), 715. [陈耀强, 龚茂初, 祝小红, 明虹, 唐水花. 高等学校化学学报, 2002, 23 (4), 715.]

    10. [10]

      (10) Jia, Y. X.; Guo, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21 (3), 306. [贾玉香, 郭向云. 物理化学学报, 2005, 21 (3), 306.](10) Jia, Y. X.; Guo, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21 (3), 306. [贾玉香, 郭向云. 物理化学学报, 2005, 21 (3), 306.]

    11. [11]

      (11) Li, P. Chem. Res. Appl. 2005, 17 (6), 741. [李平. 化学研究与应用, 2005, 17 (6), 741.](11) Li, P. Chem. Res. Appl. 2005, 17 (6), 741. [李平. 化学研究与应用, 2005, 17 (6), 741.]

    12. [12]

      (12) Nygren, M. A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 1996, 105 (20), 9339.(12) Nygren, M. A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 1996, 105 (20), 9339.

    13. [13]

      (13) Koper, M. T.; Shubina, T. E.; Van Santen, R. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (3), 686.(13) Koper, M. T.; Shubina, T. E.; Van Santen, R. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (3), 686.

    14. [14]

      (14) Bredow, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (28), 7053.(14) Bredow, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (28), 7053.

    15. [15]

      (15) Orita, H.; Inada, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (47), 22469.(15) Orita, H.; Inada, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (47), 22469.

    16. [16]

      (16) Zhou, J.; Li, Z. H.;Wang,W. N.; Fan, K. N. J. Phys. Chem. A 2006, 110 (22), 7167.(16) Zhou, J.; Li, Z. H.;Wang,W. N.; Fan, K. N. J. Phys. Chem. A 2006, 110 (22), 7167.

    17. [17]

      (17) Dholabhai, P. P.; Ray, A. K. Phys. Scr. 2007, 75, 506.(17) Dholabhai, P. P.; Ray, A. K. Phys. Scr. 2007, 75, 506.

    18. [18]

      (18) Seebauer, E. G.; Kong, A. C. F.; Schmidt, L. D. J. Vac. Sci. Technol. A 1987, 5 (4-1), 464.(18) Seebauer, E. G.; Kong, A. C. F.; Schmidt, L. D. J. Vac. Sci. Technol. A 1987, 5 (4-1), 464.

    19. [19]

      (19) Yeo, Y. Y.; Vattuone, L.; King, D. A. J. Chem. Phys. 1997, 106 (1), 392.(19) Yeo, Y. Y.; Vattuone, L.; King, D. A. J. Chem. Phys. 1997, 106 (1), 392.

    20. [20]

      (20) Wasileski, S. A.; Koper, M. T. M.;Weaver, M. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (17), 3518.(20) Wasileski, S. A.; Koper, M. T. M.;Weaver, M. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (17), 3518.

    21. [21]

      (21) Doll, K. Surf. Sci. 2004, 573 (3), 464.(21) Doll, K. Surf. Sci. 2004, 573 (3), 464.

    22. [22]

      (22) Olsen, R. A.; Philipsen, P. H. T.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 2003, 119 (8), 4522.(22) Olsen, R. A.; Philipsen, P. H. T.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 2003, 119 (8), 4522.

    23. [23]

      (23) Panagiotopoulou, P.; Christodoulakis, A.; Kondarides, D. I.; Boghosian, S. J. Catal. 2006, 240 (2), 114.(23) Panagiotopoulou, P.; Christodoulakis, A.; Kondarides, D. I.; Boghosian, S. J. Catal. 2006, 240 (2), 114.

    24. [24]

      (24) Srinivasan, R.; Davis, B. H. Catal. Lett. 1992, 14 (2), 165.(24) Srinivasan, R.; Davis, B. H. Catal. Lett. 1992, 14 (2), 165.

    25. [25]

      (25) Dang, Z.; Anderson, B. G.; Amenomiya, Y.; Morrow, B. A. J. Phys. Chem. 1995, 99 (39), 14437.(25) Dang, Z.; Anderson, B. G.; Amenomiya, Y.; Morrow, B. A. J. Phys. Chem. 1995, 99 (39), 14437.

    26. [26]

      (26) Tanabe, K. Mater. Chem. Phys. 1985, 13 (3-4), 347.(26) Tanabe, K. Mater. Chem. Phys. 1985, 13 (3-4), 347.

    27. [27]

      (27) Tanabe, K.; Misono, M.; Ono, Y.; Hattori, H. Stud. Surf. Sci. Catal. 1989, 51, 1.(27) Tanabe, K.; Misono, M.; Ono, Y.; Hattori, H. Stud. Surf. Sci. Catal. 1989, 51, 1.

    28. [28]

      (28) Jiang, L.;Wang, G. C.; Guan, N. J.;Wu, Y.; Cai, Z. S.; Pan, Y. M.; Zhao, X. Z.; Huang,W.; Li, Y.W.; Sun, Y. H.; Zhong, B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19 (5), 393. [江凌, 王贵昌, 关乃佳, 吴杨, 蔡遵生, 潘荫明, 赵学庄, 黄伟, 李永旺, 孙予罕, 钟炳. 物理化学学报, 2003, 19 (5), 393.](28) Jiang, L.;Wang, G. C.; Guan, N. J.;Wu, Y.; Cai, Z. S.; Pan, Y. M.; Zhao, X. Z.; Huang,W.; Li, Y.W.; Sun, Y. H.; Zhong, B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19 (5), 393. [江凌, 王贵昌, 关乃佳, 吴杨, 蔡遵生, 潘荫明, 赵学庄, 黄伟, 李永旺, 孙予罕, 钟炳. 物理化学学报, 2003, 19 (5), 393.]

    29. [29]

      (29) Ren, Y. P.; Lu, Y. X.; Lou, Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23 (11), 1728. [任云鹏, 鲁玉祥, 娄琦. 物理化学学报, 2007, 23 (11), 1728.](29) Ren, Y. P.; Lu, Y. X.; Lou, Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23 (11), 1728. [任云鹏, 鲁玉祥, 娄琦. 物理化学学报, 2007, 23 (11), 1728.]

    30. [30]

      (30) Lyncha, M.; Hu, P. Surf. Sci. 2000, 458 (1-3), 1.(30) Lyncha, M.; Hu, P. Surf. Sci. 2000, 458 (1-3), 1.

    31. [31]

      (31) Yamagishi, S.; Fujimoto, T.; Inada, Y.; Orita, H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8899.(31) Yamagishi, S.; Fujimoto, T.; Inada, Y.; Orita, H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8899.

    32. [32]

      (32) Martin, R.; Gardner, P.; Bradshaw, A. M. Surf. Sci. 1995, 342, 69.(32) Martin, R.; Gardner, P.; Bradshaw, A. M. Surf. Sci. 1995, 342, 69.

    33. [33]

      (33) Banholzer,W. F.; Parise, R. E.; Masel, R. I. Surf. Sci. 1985, 155 (2-3), 653.(33) Banholzer,W. F.; Parise, R. E.; Masel, R. I. Surf. Sci. 1985, 155 (2-3), 653.

    34. [34]

      (34) Anez, R.; Sierraalta, A.; Martorell, G. J. Mol. Struct. 2009, 900, 59.(34) Anez, R.; Sierraalta, A.; Martorell, G. J. Mol. Struct. 2009, 900, 59.

    35. [35]

      (35) Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comp. Chem. 1995, 16 (9), 1170.(35) Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comp. Chem. 1995, 16 (9), 1170.

    36. [36]

      (36) Dilara, P. A.; Vohs, J. M. J. Phys. Chem. 1995, 99 (47), 17259.  (36) Dilara, P. A.; Vohs, J. M. J. Phys. Chem. 1995, 99 (47), 17259.  

    37. [37]

      (37) Zhu, X.; Xie, Y.; Liu, C. J.; Zhang, Y. P. J. Mol. Catal. A 2008, 282 (1-2), 67.  (37) Zhu, X.; Xie, Y.; Liu, C. J.; Zhang, Y. P. J. Mol. Catal. A 2008, 282 (1-2), 67.  

    38. [38]

      (38) Graf, P. O.; de Vlieger, D. J. M.; Mojet, B. L.; Lefferts, L. J. Catal. 2009, 262 (2), 181.(38) Graf, P. O.; de Vlieger, D. J. M.; Mojet, B. L.; Lefferts, L. J. Catal. 2009, 262 (2), 181.

    39. [39]

      (39) Mitterdorfer, A.; Gauckler, L. J. Solid State Ionics 1999, 117 (3-4), 187.(39) Mitterdorfer, A.; Gauckler, L. J. Solid State Ionics 1999, 117 (3-4), 187.

    40. [40]

      (40) Bitter, J. H.; Seshan, K.; Lercher, J. A. J. Catal. 1997, 171 (1), 279.(40) Bitter, J. H.; Seshan, K.; Lercher, J. A. J. Catal. 1997, 171 (1), 279.

    41. [41]

      (41) Bitter, J. H.; Seshan, K.; Lercher, J. A. Top. Catal. 2000, 10 (3-4), 295.(41) Bitter, J. H.; Seshan, K.; Lercher, J. A. Top. Catal. 2000, 10 (3-4), 295.

    42. [42]

      (42) Hofmann, A.; Clark, S. J.; Oppel, M.; Hahndorfk, I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 3500.(42) Hofmann, A.; Clark, S. J.; Oppel, M.; Hahndorfk, I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 3500.

    43. [43]

      (43) Delly, B. J. Chem. Phys. 1990, 92 (1), 508.(43) Delly, B. J. Chem. Phys. 1990, 92 (1), 508.

    44. [44]

      (44) Delly, B. J. Chem. Phys. 2000, 113 (18), 7756.(44) Delly, B. J. Chem. Phys. 2000, 113 (18), 7756.

    45. [45]

      (45) Delly, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6107.(45) Delly, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6107.

    46. [46]

      (46) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46 (11), 6671.(46) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46 (11), 6671.

    47. [47]

      (47) Lide, D. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press: Boca Raton, 2003; 9-20.(47) Lide, D. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press: Boca Raton, 2003; 9-20.

    48. [48]

      (48) Ma, Z. Y.; Yang, C.;Wei,W.; Li,W. H.; Sun, Y. H. J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 227, 119.(48) Ma, Z. Y.; Yang, C.;Wei,W.; Li,W. H.; Sun, Y. H. J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 227, 119.

    49. [49]

      (49) Yang, Y. L.; Chen,W. K.; Guo, X. L, Y.; Zhang, Y. F. Chin. J. Struct. Chem. 2010, 29 (7), 1021.(49) Yang, Y. L.; Chen,W. K.; Guo, X. L, Y.; Zhang, Y. F. Chin. J. Struct. Chem. 2010, 29 (7), 1021.

    50. [50]

      (50) Nibbelke, R. H.; Campman, M. A. J.; Hoebink, J. H. B. J.; Marin, G. B. J. Catal. 1997, 171 (2), 358.(50) Nibbelke, R. H.; Campman, M. A. J.; Hoebink, J. H. B. J.; Marin, G. B. J. Catal. 1997, 171 (2), 358.

    51. [51]

      (51) Herz, R. K.; Marin, S. P. J. Catal. 1980, 65, 281.(51) Herz, R. K.; Marin, S. P. J. Catal. 1980, 65, 281.

    52. [52]

      (52) Oh, H.; Fisher, G. B.; Carpenter, J. E.; odman, D.W. J. Catal. 1986, 100, 360.(52) Oh, H.; Fisher, G. B.; Carpenter, J. E.; odman, D.W. J. Catal. 1986, 100, 360.

    53. [53]

      (53) Yeo, Y. Y.; Vattuone, L.; King, D. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1990.(53) Yeo, Y. Y.; Vattuone, L.; King, D. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1990.

    54. [54]

      (54) Chafik, T.; Dulaurent, O.; Gass, J. L.; Bianchi, D. J. Catal. 1998, 179, 503.(54) Chafik, T.; Dulaurent, O.; Gass, J. L.; Bianchi, D. J. Catal. 1998, 179, 503.

    55. [55]

      (55) Dulaurent, O.; Chandes, K.; Bouly, C.; Bianchi, D. J. Catal. 1999, 188, 237.(55) Dulaurent, O.; Chandes, K.; Bouly, C.; Bianchi, D. J. Catal. 1999, 188, 237.

    56. [56]

      (56) Dulaurent, O.; Bianchi, D. Appl. Catal. A 2000, 196, 271.(56) Dulaurent, O.; Bianchi, D. Appl. Catal. A 2000, 196, 271.

    57. [57]

      (57) Eichler, A. Phys. Rev. B 2003, 68, 205408.(57) Eichler, A. Phys. Rev. B 2003, 68, 205408.

    58. [58]

      (58) Dulaurent, O.; Bianchi, D. Appl. Catal. A 2001, 207 (1-2), 211.(58) Dulaurent, O.; Bianchi, D. Appl. Catal. A 2001, 207 (1-2), 211.

    59. [59]

      (59) Bleakley, K.; Hu, P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7644.(59) Bleakley, K.; Hu, P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7644.

    60. [60]

      (60) Pan, D. A.; Zhao, C. D.; Zheng, Z. X. Structures of Matters, 2nd ed.; Higher Education Press: Beijing, 1989; 200 [潘道皑, 赵成大, 郑载兴. 物质结构. 北京: 高等教育出版社, 1989: 200](60) Pan, D. A.; Zhao, C. D.; Zheng, Z. X. Structures of Matters, 2nd ed.; Higher Education Press: Beijing, 1989; 200 [潘道皑, 赵成大, 郑载兴. 物质结构. 北京: 高等教育出版社, 1989: 200]

    61. [61]

      (61) Sun, B. Z.; Chen,W. K.; Zheng, J. D.; Lu, C. H. Appl. Surf. Sci. 2008, 255 (5), 3141.(61) Sun, B. Z.; Chen,W. K.; Zheng, J. D.; Lu, C. H. Appl. Surf. Sci. 2008, 255 (5), 3141.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1097
  • 文章访问数:  4344
  • HTML全文浏览量:  15
文章相关
  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-08-25
  • 网络出版日期:  2011-09-30
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章