水分子和二氧化铈(111)表面相互作用的DFT+U研究

王清高 杨宗献 危书义

引用本文: 王清高, 杨宗献, 危书义. 水分子和二氧化铈(111)表面相互作用的DFT+U研究[J]. 物理化学学报, 2009, 25(12): 2513-2518. doi: 10.3866/PKU.WHXB20091201 shu
Citation:  WANG Qing-Gao, YANG Zong-Xian, WEI Shu-Yi. DFT+U Study on the Interaction of Water Molecule and Ceria (111) Surface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2009, 25(12): 2513-2518. doi: 10.3866/PKU.WHXB20091201 shu

水分子和二氧化铈(111)表面相互作用的DFT+U研究

摘要:

采用引入Hubbard参数U修正的密度泛函理论(DFT+U)方法, 对水分子在二氧化铈(111)表面的吸附作用进行了研究. 计算结果表明: 在氧化的二氧化铈(111)表面, 水分子以单氢键构型吸附在二氧化铈表面, 但是不能自发解离; 在还原的二氧化铈(111)表面, 水分子或化学吸附在衬底上, 或自发解离成表面羟基结构. 与氢气在氧化的二氧化铈(111)表面上物理吸附体系的总能相比, 羟基化表面构型是能量更低的构型, 所以羟基解离形成氢气, 从而使表面被氧化的过程需要有外部条件, 反应不能自发进行. 因此, 水分子在还原的二氧化铈(111)表面有两个可能的状态, 即无氢键结构的化学吸附和表面羟基结构的解离吸附. 在一定的外部条件下, 表面羟基结构进一步解离形成氢气, 并使还原的二氧化铈(111)表面得以氧化.

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  • 发布日期:  2009-11-27
  • 收稿日期:  2009-06-08
  • 网络出版日期:  2009-10-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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