金屬原子Cu,Ag,Au吸附于CeO2(111)和(110)面的第一性原理研究.pdf

1、立方螢石型二氧化鈰(CeO2)是一種工業(yè)上重要的稀土金屬氧化物材料,具有價格低廉、熱穩(wěn)定性好、無毒且環(huán)境友好等特點,是目前廣受關(guān)注的固體氧化物燃料電池理想的陽極材料之一。CeO2的催化活性和電化學(xué)性能與其表面性質(zhì)密切相關(guān)。
　　 本論文采用基于密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理計算研究了金屬原子M(Cu,Ag,Au)在CeO2(111)和(110)面的吸附行為,并和可獲得的實驗

2、結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的比較,著重分析了金屬原子M(Cu,Ag,Au)與CeO2(111)和(110)構(gòu)成的界面原子和電子結(jié)構(gòu),主要結(jié)論如下:
　　 1.研究了M(Cu,Ag,Au)在CeO2(111)面上的吸附行為。對于Cu和Ag,最穩(wěn)定吸附位是三配位(Od),Au的最穩(wěn)定吸附位是氧橋位(Ou-Ou),三者的吸附能大小順序為Cu＞Ag＞Au。吸附后金屬原子均能被氧化成+1價。通過對凈磁矩和電子態(tài)密度的分析,我們發(fā)現(xiàn)對于同一種吸附位置,

3、電子可以局域在不同的Ce上。一般說來,具有電子局域在遠(yuǎn)離金屬原子M(Cu,Ag,Au)的表面Ce上的構(gòu)型更為穩(wěn)定,這與M(Cu,Ag,Au,)-Ce-O鍵的形成有關(guān),進(jìn)而很好地解釋了實驗現(xiàn)象。
　　 2.研究了M(Cu,Ag,Au)在CeO2(110)面上的吸附行為。Cu和Au原子優(yōu)先吸附在CeO2(110)面的氧橋位(Ou-Ou),而Ag原子則優(yōu)先吸附在表面鈰橋位(Ce-Ce),三者的吸附能大小順序為Cu＞Au＞Ag。吸附后金