甲硫醇在Cu(111)表面的解离吸附: 密度泛函理论研究

范晓丽 刘燕 杜秀娟 刘崇 张超

引用本文: 范晓丽, 刘燕, 杜秀娟, 刘崇, 张超. 甲硫醇在Cu(111)表面的解离吸附: 密度泛函理论研究[J]. 物理化学学报, 2013, 29(02): 263-270. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211231 shu
Citation:  FAN Xiao-Li, LIU Yan, DU Xiu-Juan, LIU Chong, ZHANG Chao. Dissociative Adsorption of Methanethiol on Cu(111) Surface: a Density Functional Theory Study[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(02): 263-270. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211231 shu

甲硫醇在Cu(111)表面的解离吸附: 密度泛函理论研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20903075, 21273172) (20903075, 21273172)

    高等学校学科创新引智计划(111) (B08040) (111) (B08040)

    西北工业大学基础研究基金(JC20100226)资助项目 (JC20100226)

摘要:

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和平板模型研究了CH3SH分子在Cu(111)表面的吸附反应.系统地计算了S原子在不同位置以不同方式吸附的一系列构型, 第一次得到未解离的CH3SH分子在Cu(111)表面顶位上的稳定吸附构型,该构型吸附属于弱的化学吸附, 吸附能为0.39 eV. 计算同时发现在热力学上解离结构比未解离结构更加稳定. 解离的CH3S吸附在桥位和中空位之间, 吸附能为0.75-0.77 eV. 计算分析了未解离吸附到解离吸附的两条反应路径, 最小能量路径的能垒为0.57 eV. 计算结果还表明S―H键断裂后的H原子并不是以H2分子的形式从表面解吸附而是以与表面成键的形式存在. 通过比较S原子在独立的CH3SH分子和吸附状态下的局域态密度, 发现S―H键断裂后S原子和表面的键合强于未断裂时S原子和表面的键合.

English

    1. [1]

      (1) Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533. doi: 10.1021/cr9502357

      (1) Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533. doi: 10.1021/cr9502357

    2. [2]

      (2) Rzeznicka, I.; Lee, J.; Maksymovych, P.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15992. doi: 10.1021/jp058124r(2) Rzeznicka, I.; Lee, J.; Maksymovych, P.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15992. doi: 10.1021/jp058124r

    3. [3]

      (3) Fan, X. L.; Liu, Y.; Liu, C.; Liu, H. M. Acta Phys. -Chim. Sin.2012, 28, 1107. [范晓丽, 刘燕, 刘崇, 刘焕明. 物理化学学报, 2012, 28, 1107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203011(3) Fan, X. L.; Liu, Y.; Liu, C.; Liu, H. M. Acta Phys. -Chim. Sin.2012, 28, 1107. [范晓丽, 刘燕, 刘崇, 刘焕明. 物理化学学报, 2012, 28, 1107.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203011

    4. [4]

      (4) Floriano, P. N.; Schlieben, O.; Doomes, E. E.; Klein, I.; Janssen,J.; Hormes, J.; Poliakoff, E. D.; McCarley, R. L. Chem. Phys. Lett. 2000, 321, 175. doi: 10.1016/S0009-2614(00)00311-0(4) Floriano, P. N.; Schlieben, O.; Doomes, E. E.; Klein, I.; Janssen,J.; Hormes, J.; Poliakoff, E. D.; McCarley, R. L. Chem. Phys. Lett. 2000, 321, 175. doi: 10.1016/S0009-2614(00)00311-0

    5. [5]

      (5) Toomes, R. L.; Polcik, M.; Kittel, M.; Hoeft, J. T.; Saya , D. I.;Pascal, M.; Lamont, J. Robinson, C. L. A.;Woodruff, D. P. Surf. Sci. 2002, 513, 437. doi: 10.1016/S0039-6028(02)01736-3(5) Toomes, R. L.; Polcik, M.; Kittel, M.; Hoeft, J. T.; Saya , D. I.;Pascal, M.; Lamont, J. Robinson, C. L. A.;Woodruff, D. P. Surf. Sci. 2002, 513, 437. doi: 10.1016/S0039-6028(02)01736-3

    6. [6]

      (6) Zhou, J. G; Hagelberg, F. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 045505. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.045505(6) Zhou, J. G; Hagelberg, F. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 045505. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.045505

    7. [7]

      (7) Nara, J.; Higai, S.; Morikawa, Y.; Ohno, T. Chem. Phys. 2004,120, 6705.(7) Nara, J.; Higai, S.; Morikawa, Y.; Ohno, T. Chem. Phys. 2004,120, 6705.

    8. [8]

      (8) Lee, J. G.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10540. doi: 10.1021/jp0302515(8) Lee, J. G.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10540. doi: 10.1021/jp0302515

    9. [9]

      (9) Lai, Y. H.; Yeh, C. T.; Cheng, S. H.; Liao, P.; Hung,W. H.J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5438. doi: 10.1021/jp0146869(9) Lai, Y. H.; Yeh, C. T.; Cheng, S. H.; Liao, P.; Hung,W. H.J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5438. doi: 10.1021/jp0146869

    10. [10]

      (10) Driver, S. M.; King, D. A. Surf. Sci. 2007, 601, 510. doi: 10.1016/j.susc.2006.10.013(10) Driver, S. M.; King, D. A. Surf. Sci. 2007, 601, 510. doi: 10.1016/j.susc.2006.10.013

    11. [11]

      (11) Imanishi, A.; Isawa, K.; Matsui, F.; Tsuduki, T.; Yokoyama, T.;Kondoh, H.; Kitajima, Y.; Ohta, T. Surf. Sci. 1998, 407, 282.doi: 10.1016/S0039-6028(98)00217-9(11) Imanishi, A.; Isawa, K.; Matsui, F.; Tsuduki, T.; Yokoyama, T.;Kondoh, H.; Kitajima, Y.; Ohta, T. Surf. Sci. 1998, 407, 282.doi: 10.1016/S0039-6028(98)00217-9

    12. [12]

      (12) Jackson, G. J.;Woodruff, D. P.; Jones, R. G.; Singh, N. K.;Chan, A. S. Y.; Cowie, B. C. C.; Formoso, V. Phys. Rev. Lett.2000, 84, 119. doi: 10.1103/PhysRevLett.84.119(12) Jackson, G. J.;Woodruff, D. P.; Jones, R. G.; Singh, N. K.;Chan, A. S. Y.; Cowie, B. C. C.; Formoso, V. Phys. Rev. Lett.2000, 84, 119. doi: 10.1103/PhysRevLett.84.119

    13. [13]

      (13) D'A stino, S.; Chiodo, L.; Sala, F. D.; Cin lani, R.; Rinaldi,R. Phys. Rev. B 2007, 75, 195444. doi: 10.1103/PhysRevB.75.195444(13) D'A stino, S.; Chiodo, L.; Sala, F. D.; Cin lani, R.; Rinaldi,R. Phys. Rev. B 2007, 75, 195444. doi: 10.1103/PhysRevB.75.195444

    14. [14]

      (14) Kariapper, M. S.; Grom, G. F.; Jackson, G. J.; McConville, C.F.;Woodruff, D. P. J. Phys. Condes. Matter 1998, 10, 8661. doi: 10.1088/0953-8984/10/39/005(14) Kariapper, M. S.; Grom, G. F.; Jackson, G. J.; McConville, C.F.;Woodruff, D. P. J. Phys. Condes. Matter 1998, 10, 8661. doi: 10.1088/0953-8984/10/39/005

    15. [15]

      (15) Zhou, J. G.;Williams, Q. L.; Hagelberg, F. Phys. Rev. B 2008,77, 035402. doi: 10.1103/PhysRevB.77.035402(15) Zhou, J. G.;Williams, Q. L.; Hagelberg, F. Phys. Rev. B 2008,77, 035402. doi: 10.1103/PhysRevB.77.035402

    16. [16]

      (16) Syed, J. A.; Sardar, S. A.; Yagi, S.; Tanaka, K. Thin Solid Films2006, 515, 2130. doi: 10.1016/j.tsf.2006.08.004(16) Syed, J. A.; Sardar, S. A.; Yagi, S.; Tanaka, K. Thin Solid Films2006, 515, 2130. doi: 10.1016/j.tsf.2006.08.004

    17. [17]

      (17) Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169. doi: 10.1103/PhysRevB.54.11169(17) Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169. doi: 10.1103/PhysRevB.54.11169

    18. [18]

      (18) Hohenberg, P.; Kohn,W. Phys. Rev. B 1964, 136, B864.(18) Hohenberg, P.; Kohn,W. Phys. Rev. B 1964, 136, B864.

    19. [19]

      (19) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758. doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758(19) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758. doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758

    20. [20]

      (20) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996,77, 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865(20) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996,77, 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865

    21. [21]

      (21) Monkhorst, H.; Pack, J. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188(21) Monkhorst, H.; Pack, J. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188

    22. [22]

      (22) Jónsson, H. Annu . Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 623. doi: 10.1146/annurev.physchem.51.1.623(22) Jónsson, H. Annu . Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 623. doi: 10.1146/annurev.physchem.51.1.623

    23. [23]

      (23) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. Chem. Phys. 2000,113, 9901.(23) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. Chem. Phys. 2000,113, 9901.

    24. [24]

      (24) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892. doi: 10.1103/PhysRevB.41.7892(24) Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892. doi: 10.1103/PhysRevB.41.7892

    25. [25]

      (25) Huang, Y. L.; Liu, Z. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1662.[黄永丽, 刘志平. 物理化学学报, 2008, 24, 1662.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080923(25) Huang, Y. L.; Liu, Z. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1662.[黄永丽, 刘志平. 物理化学学报, 2008, 24, 1662.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080923

    26. [26]

      (26) Favot, F.; Corso, A. D.; Baldereschi, A. Chem. Phys. 2001, 114,483.(26) Favot, F.; Corso, A. D.; Baldereschi, A. Chem. Phys. 2001, 114,483.

    27. [27]

      (27) Min, J. X.; Fan, X. L.; Cheng, Q. Z.; Chi, Q. Acta Chim. Sin.2011, 69, 789. [闵家祥, 范晓丽, 程千忠, 池琼. 化学学报,2011, 69, 789.](27) Min, J. X.; Fan, X. L.; Cheng, Q. Z.; Chi, Q. Acta Chim. Sin.2011, 69, 789. [闵家祥, 范晓丽, 程千忠, 池琼. 化学学报,2011, 69, 789.]

    28. [28]

      (28) Cometto, F. P.; Olivera, P. P.; Macagno, V. A.; Patrito, E. M.J. Phys. Chem. B 2005, 109, 21737. doi: 10.1021/jp053273v(28) Cometto, F. P.; Olivera, P. P.; Macagno, V. A.; Patrito, E. M.J. Phys. Chem. B 2005, 109, 21737. doi: 10.1021/jp053273v

    29. [29]

      (29) Xia,W. S.;Wang, H. Y.;Wang, H. L.; Zhang, Q. E. Chem. J. Chin. Univ. 1998, 19, 438. [夏文生, 汪海有, 万惠霖, 张乾二.高等学校化学学报, 1998, 19, 438.](29) Xia,W. S.;Wang, H. Y.;Wang, H. L.; Zhang, Q. E. Chem. J. Chin. Univ. 1998, 19, 438. [夏文生, 汪海有, 万惠霖, 张乾二.高等学校化学学报, 1998, 19, 438.]

    30. [30]

      (30) Lustemberg, P. G.; Martiarena, M. L.; Martinez, A. E.;Busnen , H. F. Langmuir 2008, 24, 3274. doi: 10.1021/la703306t

      (30) Lustemberg, P. G.; Martiarena, M. L.; Martinez, A. E.;Busnen , H. F. Langmuir 2008, 24, 3274. doi: 10.1021/la703306t

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1321
  • 文章访问数:  2538
  • HTML全文浏览量:  129
文章相关
  • 发布日期:  2013-01-14
  • 收稿日期:  2012-08-13
  • 网络出版日期:  2012-11-23
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