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本文运用DFT-GGA方法研究了甲醇分解以及氨分解的速控步骤的表面催化过程。
1)本文详细研究了甲氧基在Cu(111),Ag(111),Au(111),Ni(111),Pt(111),Pd(111),Rh(111)及Fe(100)表面的催化分解过程。计算了CH3O,H2CO,H的吸附热,以及该反应的活化能及反应热。并将甲氧基与甲醛的吸附热与第I B族金属的耦合矩阵元的平方V2dd以及第Ⅷ族金属的d带中心εd做了线性关联,得到了很好的线性关系,证实吸附物与金属d带的耦合在表征吸附相互作用方面的特有意义。而H原子的吸附热与表征d带的这两个参数则没有很好的线性关系。通过活化能数据发现Pt是活性最高的金属催化剂,这可能是因为反应在Pt上时放热较多。该反应活化能与第1 B族金属的耦合矩阵元的平方V2dd以及第Ⅷ族金属的d带中心εd也可以有很好的线性关系,因此,金属的催化活性同样与其d带的性质有很大的关系。
2)本文还详细讨论了2N(ad)→N2在非负载型的钌,包括:Ru(0001),Ru4(1,3),Ru10(3.7),RU10(7,3),Ru-atom,与碳纳米管负载型的钌金属,包括:Ru1.3/CNT,Ru3.7/CNT,Ru-atom/CNT表面的催化过程。发现Ru3.7/CNT具有最好的催化活性。随后详细了解了碳纳米管做载体时所产生的电子效应,即电子由金属流向碳纳米管,使得金属d带中心更偏离费米能级而减弱对N的吸附,从而增加了对合成反应的催化活性；结合两个分解反应NH3=NH2+H和.H2O=OH+H的比较可知,碳纳米管对分解反应并未产生促进作用。
随后,我们讨论了带有助剂的金属催化剂,包括:Ru3.7-Na/CNT,和Ruatom-Na/CNT对该反应的催化活性,发现尽管助剂一般都是电子的授体,但当碱金属Na要起到助剂的作用时,它可能还会受很多因素的限制。本文结合文献及计算结果分析了助剂在各方面可能产生的影响。