第一性原理研究過渡金屬元素?fù)诫s的氧化鋅納米管對噻吩和硫化氫的吸附.pdf

1、本文運(yùn)用第一性原理方法，我們研究了摻雜過渡金屬元素和稀土元素后(ZnO)15納米管結(jié)構(gòu)的改變以及對(ZnO)15納米管吸附噻吩和H2S的影響。我們總結(jié)得到了主要結(jié)論如下:
　　1、比較噻吩在過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管上的吸附發(fā)現(xiàn)，和未被吸附的噻吩相比，幾乎所有的吸附構(gòu)型中的S-C鍵都拉伸了（除了Zn4c-η2體系和Mn3 c-η1體系），這表明過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)的摻雜削弱了S-

2、C鍵。通過計算噻吩在過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管上的吸附的吸附能我們可以得到這些結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。對于相同的成鍵模型，噻吩吸附在過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管上的吸附能要比吸附在純的(ZnO)15納米管上的吸附能大，這表明納米管中過渡金屬原子的摻雜有效地提高了對噻吩的吸附活性。和純的(ZnO)15納米管吸附體系的HOMO-LUMO能隙值(1.92-1.95eV)相比，過渡

3、金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管吸附體系表現(xiàn)出相對較小的能隙值(0.52-1.46eV)。我們可以看到過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)的摻雜使得HOMO-LUMO能隙值得以減小。對于過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管吸附體系，η1成鍵模型的HOMO-LUMO能隙值要比η2成鍵模型的HOMO-LUMO能隙值小。過渡金屬原子TM(Ni/Co/Mn)摻雜的(ZnO)15納米管吸附體系中

4、η2成鍵模型的(C=C)sym鍵向低波數(shù)發(fā)生平移。
　　2、我們探究了噻吩在Ni和La共同摻雜的(ZnO)15納米管上的吸附，計算結(jié)果表明隨著Ni和La的摻雜納米管的穩(wěn)定性增強(qiáng)。Ni和La的摻雜是使得能隙值減小的主要原因。然而，Ni和La的摻雜位置的不同會使得能隙值減小。這是因?yàn)閾诫s位置的配位數(shù)不同。在所有噻吩吸附模型中，Ni2-Lal-η5模型有最大的吸附能-2.78 eV。這個結(jié)果表明噻吩更易于通過噻吩環(huán)中的五個原子形成的π鍵

5、與La原子成鍵吸附在納米管上。我們還觀察到在所有噻吩吸附模型中C-S鍵均拉伸了，這也證明了Ni和La的摻雜使得納米管的催化活性提高了。不同吸附模型中電荷轉(zhuǎn)移和Mayer鍵級的分析解釋了噻吩和Ni/La的作用。這些性質(zhì)在部分態(tài)密度圖中也有所體現(xiàn)。
　　3、 H2S在純的和Ni、Mn、Cu摻雜(ZnO)15納米管上的吸附。和純的(ZnO)15納米管相比較，Ni、Mn、Cu的摻雜使得納米管的平均原子結(jié)合能變大，即納米管的穩(wěn)定性增強(qiáng)，而且