氰类化合物在过渡金属表面吸附反应的密度泛函研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lfw_1988
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氰类化合物与过渡金属表面的相互作用在催化、电化学、环保、防化领域中有极其重要的应用,理论上研究氰类化合物在过渡金属表面吸附将有助于我们深入了解它们的成键机理、催化活性以及其它表面现象的电子结构规律,对于促进固体理论化学的发展,提升相关实验研究水平具有重要的科学意义。本文采用密度泛函方法,在对模型和基组优化的基础上,研究了一系列氰类化合物在过渡金属表面的吸附反应,得到的主要研究结果如下: 1. 对OCN、CN和O吸附在Cu(100)面上的研究表明,自由的OCN通过N端垂直吸附最有利,CN通过C端垂直吸附在顶位上有利,O则趋向吸附在表面穴位上,上述结论与实验一致。发现CN与O共吸附在Cu表面上,可形成稳定的OCN分子,并提出了相应的催化合成机理;而且在Cu (100)面的作用下,CN和O2有可能自发地发生反应并生成OCN分子。 2. 对HCN、HNC、CNH2和HCNH在Cu(100)面上的吸附研究,发现HCN和HNC垂直吸附在顶位上最有利,但均为弱吸附,这些结果与实验相符。HCN和CO在表面上共吸附时,CN和CO的伸缩振动频率均往低波数方向移动,并从理论上揭示了发生这一现象的机理。CNH2和HCNH分子以不同吸附方式稳定地吸附在表面上,两者的吸附能十分接近。 3. 对 CN、HCN 和 HNC 吸附在 Pt 表面上的研究,得到了它们的稳定吸附构型和振动频率的变化,结果与实验相符。发现 HCN 与 HNC 在 Pt(111)面上的吸附能相差悬殊,该结果为通过吸附消除该类毒剂指出了一种可能途径。HCN平行吸附在 Pt(111)面上时,C-H 键明显伸长,可能发生解离生成 CN+H 物种。 4. 系统地比较了后过渡金属 Ni、Pd、Pt、Cu、Ag 和 Au 的 (100)表面对 CN分子的吸附作用,发现 CN 均稳定地吸附在这些表面上,且电荷均从表面转移到CN 上。对同一表面,C 端吸附比 N 端吸附更有利。与气相 CN 相比,C 端吸附时的 CN 键长均缩短,振动频率均发生蓝移;而 N 端吸附时,则正好相反。 5. 首 次 研 究 了 配 合 物 Fe(HCN)n (n=1~6) 的 构 型 及 稳 定 性 , 得 到 了 +Fe(HCN)n (n=1~5)基态的稳定构型及相应的振动频率,键的逐级反应能、解离能、 +焓和自由能。发现Fe+-N键长与n值为正相关,Fe(HCN)2 配位键强度最大。
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