CO2在α-U(001)表面的吸附和解离

李赣 ,  罗文华 ,  陈虎翅

引用本文: 李赣, 罗文华, 陈虎翅. CO2在α-U(001)表面的吸附和解离[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2319-2325. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110936 shu
Citation:  LI Gan, LUO Wen-Hua, CHEN Hu-Chi. Adsorption and Dissociation of CO2on the α-U(001) Surface[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2319-2325. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110936 shu

CO2在α-U(001)表面的吸附和解离

  • 基金项目:

    国防科技重点实验室基金(9140C6601010901) (9140C6601010901)

    中国工程物理研究院科学技术基金(2008A0301013)资助项目 (2008A0301013)

摘要: 采用广义梯度密度泛函理论研究了0.25 ML覆盖度下CO2在α-U(001)表面上的吸附和解离, 得到了CO2的稳定吸附构型和吸附能, 确定了CO2的解离过渡态和解离能垒, 探讨了CO2与表面U原子的相互作用本质. 结果表明, CO2趋向以C(O)―U多键结合方式在α-U(001)面发生强化学吸附, 吸附能为1.24-1.67 eV; C―O键的活化程度依赖于表面电子向CO2发生转移的程度. CO2与表面U原子的相互作用主要来自于U原子电子向CO2 最低空轨道(LUMO)2πu转移, 以及CO2 2πu/1πg/3σu-U 6d 轨道间杂化而生成新的化学键. 以形成3 个C―U键和6 个O―U键模式在穴位1 和穴位2 上发生吸附的CO2(H1-C3O6和H2-C3O6)的解离吸附能分别为3.15和3.13 eV, 解离能垒分别为0.26和0.36 eV, 预示着吸附CO2分子易于解离形成CO分子和O原子.

English

    1. [1]

      (1) McLean,W.; Colmenares, C. A.; Smith, R. L. Phys. Rev. B 1982, 25, 8.  (1) McLean,W.; Colmenares, C. A.; Smith, R. L. Phys. Rev. B 1982, 25, 8.  

    2. [2]

      (2) uder, T.; Colmenares, C.; Naegele, J. R.; Verbist, J. Surf. Sci. 1989, 235, 280.(2) uder, T.; Colmenares, C.; Naegele, J. R.; Verbist, J. Surf. Sci. 1989, 235, 280.

    3. [3]

      (3) Huda, M. N.; Ray, A. K. Int. J. Quantum Chem. 2004, 102, 98.(3) Huda, M. N.; Ray, A. K. Int. J. Quantum Chem. 2004, 102, 98.

    4. [4]

      (4) Dholabhai, P. P.; Ray, A. K. J. Alloy. Compd. 2007, 444, 356.  (4) Dholabhai, P. P.; Ray, A. K. J. Alloy. Compd. 2007, 444, 356.  

    5. [5]

      (5) Nie, J. L.; Xiao, H. Y.; Zu, X. T.; Fei, G. J. Phys: Condens. Matter 2008, 20, 445001.  (5) Nie, J. L.; Xiao, H. Y.; Zu, X. T.; Fei, G. J. Phys: Condens. Matter 2008, 20, 445001.  

    6. [6]

      (6) Senanayake, S. D.; Soon, A.; Kohlmeyer, A.; Sohnel, T.; Idriss, H. J. Vac. Sci. Technol. 2005, A23, 1078.(6) Senanayake, S. D.; Soon, A.; Kohlmeyer, A.; Sohnel, T.; Idriss, H. J. Vac. Sci. Technol. 2005, A23, 1078.

    7. [7]

      (7) Li, G.; Luo,W. H.; Chen, H. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1378.(7) Li, G.; Luo,W. H.; Chen, H. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 1378.

    8. [8]

      [李赣, 罗文华, 陈虎翅.物理化学学报, 2010, 26, 1378.[李赣, 罗文华, 陈虎翅.物理化学学报, 2010, 26, 1378.

    9. [9]

      (8) Blanter, M. S.; Glazkov, V. P.; Somenkov, V. A. The Physics of Metal and Metallography 2006, 101, 153.  (8) Blanter, M. S.; Glazkov, V. P.; Somenkov, V. A. The Physics of Metal and Metallography 2006, 101, 153.  

    10. [10]

      (9) Hohenberg, P.; Kohn,W. Phys. Rev. B 1964, 136, 864.  (9) Hohenberg, P.; Kohn,W. Phys. Rev. B 1964, 136, 864.  

    11. [11]

      (10) Kohn,W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133.  (10) Kohn,W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133.  

    12. [12]

      (11) Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756.  (11) Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756.  

    13. [13]

      (12) Delley, B. Int. J. Quant. Chem B 1998, 69, 423.  (12) Delley, B. Int. J. Quant. Chem B 1998, 69, 423.  

    14. [14]

      (13) Perdew, J. P.;Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.  (13) Perdew, J. P.;Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.  

    15. [15]

      (14) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.  (14) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.  

    16. [16]

      (15) Segall, M. D.; Lindan, P. J. D.; Probert, M. J.; Pickard, C. J.; Hasnip, P. J.; Clark, S. J.; Payne, M. C. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2717.  (15) Segall, M. D.; Lindan, P. J. D.; Probert, M. J.; Pickard, C. J.; Hasnip, P. J.; Clark, S. J.; Payne, M. C. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2717.  

    17. [17]

      (16) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.  (16) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.  

    18. [18]

      (17) Bell, S.; Crighton, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 2464.  (17) Bell, S.; Crighton, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 2464.  

    19. [19]

      (18) Fischer, S; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1992, 194, 252.  (18) Fischer, S; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1992, 194, 252.  

    20. [20]

      (19) Barett, C. S.; Mueller, M. H.; Hittermann, R. L. Phys. Rev. 1963, 129, 6251.(19) Barett, C. S.; Mueller, M. H.; Hittermann, R. L. Phys. Rev. 1963, 129, 6251.

    21. [21]

      (20) S?derlind, P. Phys. Rev. B 2002, 66, 085113.  (20) S?derlind, P. Phys. Rev. B 2002, 66, 085113.  

    22. [22]

      (21) Vitos, L.; Xiao, H. Y.; Gao, F.; Zu, X. T. J. Alloy. Compd. 2008, 476, 675.(21) Vitos, L.; Xiao, H. Y.; Gao, F.; Zu, X. T. J. Alloy. Compd. 2008, 476, 675.

    23. [23]

      (22) Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press:Boca Raton, 2003.(22) Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press:Boca Raton, 2003.

    24. [24]

      (23) Freund, H. J.; Messmer, R. P. Surf. Sci. 1986, 172, 1.  (23) Freund, H. J.; Messmer, R. P. Surf. Sci. 1986, 172, 1.  

    25. [25]

      (24) Storms, E. K.; Haber, A. J. J. Nucl. Mater. 1967, 23, 19.  (24) Storms, E. K.; Haber, A. J. J. Nucl. Mater. 1967, 23, 19.  

    26. [26]

      (25) Wyckoff, R.W. G. Crystal Structures 1; Interscience Press:New York, 1963.(25) Wyckoff, R.W. G. Crystal Structures 1; Interscience Press:New York, 1963.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1260
  • 文章访问数:  4435
  • HTML全文浏览量:  121
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-04-28
  • 网络出版日期:  2011-08-02
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