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本文利用第一性原理和周期边界模型对铂载锐钛矿这一负载型催化剂体系界面作用及其在甲醇吸附解离中的催化机理作了系统的研究。本文的研究不仅对改进及设计高效环保的新型催化剂具有指导意义,而且也为揭开甲醇分解制氢的反应机理提供了理论依据。本文研究结果表明:当单个铂原子吸附在锐钛矿(101)完美表面时,最稳定的吸附位是由沿[010]方向分布的两个相邻且配位数为二的氧原子构成的桥位。而当锐钛矿(101)缺陷表面存在氧缺位时,氧缺位则成为铂原子的最稳定吸附位。铂团簇在锐钛矿(101)完美晶面上倾向于三维生长,而在锐钛矿缺陷表面,铂团簇的形貌与铂团簇中铂的原子数有关。当铂原子的数量低于锐钛矿表面氧缺位的数量时,铂原子分散吸附在氧缺位上。随着铂原子的增多,氧缺位逐渐被填满。被吸附的铂原子以氧缺位为中心开始发生团聚。但当吸附在氧缺位上的铂团簇原子数大于二时,氧缺位对于铂原子的进一步吸附团聚的优势急剧下降。铂团簇较小时(≦3),铂团簇的团聚能大小主要取决于铂原子与锐钛矿表面间相互作用的强弱;当铂团簇尺寸增大时,Pt-Pt间相互作用的大小是决定铂原子是否进一步团聚的主要因素。甲醇分子与Pt/TiO2(完美晶面)催化剂之间最稳定的吸附作用为甲醇-铂和甲醇-氧化钛的界面协同作用。这种协同作用最大程度上增强了甲醇分子在Pt/TiO2催化剂上的吸附稳定性。甲醇分子在单纯的锐钛矿完美晶面上最容易发生O-H键断裂,且其解离能垒仅为0.51 eV。C-O断键的能垒则高达2.56 eV,比O-H断键难。锐钛矿完美晶面上铂团簇的存在,增强了甲醇的吸附解离能力。本文结果表明,在低温下甲醇倾向于以分子形式吸附在Pt/TiO2的界面处。甲醇在含氧缺位的锐钛矿表面通过C-O键断裂和O-H键断裂生成的解离结构相同且非常稳定。当铂团簇担载在含氧缺位的锐钛矿表面时,铂原子占据了氧缺位这个活性位,从而使缺陷锐钛矿表面的催化活性有所下降。因此,甲醇分子在载铂的缺陷锐钛矿体系中的吸附能与在单纯的缺陷锐钛矿表面的吸附能相比下降了很多。