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运用DFT-GGA方法对一些多相催化反应过程可能出现在某些金属表面的吸附解离反应机理进行了研究,同时也对工业上感兴趣的C=C双键在金属表面的环氧化反应活性及金属表面改性的预吸附原子对该键分解的影响分别进行了研究。通过系统地考查吸附物的吸附平衡构型、最稳定吸附位、吸附强度及吸附分子的活化程度,揭示吸附物质在金属表面吸附现象的一般规律和本质。得到以下结论:
(1)通过对原子(H、N、S、O和C)在Cu表面的化学吸附行为的研究说明:在Cu(111)表面吸附能大小的顺序为HPd(111)>Cu(111)>Pt(111)>Ag(111)>Au(111)。在Cu(111)上,氧原子的吸附能大于硫原子的,而其他金属上的结果与之相反。
(2)通过研究CO<,2>在甲酸根(HCOO)修饰Cu(100)表面的吸附行为表明,与清洁Cu(100)表面相比较,CO<,2>在甲酸根(HCOO)修饰的Cu(100)表面的吸附强度增强,其对称性不存在。究其原因,可归结为甲酸根(HCOO)的存在使CO<,2>分子带有部分极性,从而使其与Cu(100)表面的作用增强。
(3)研究水在清洁的,氧原子预吸附及硫原子预吸附的Mo(100),Cu(111)和Au(111)表面的分解机理。结果表明,水在不同原子预吸附的金属表面上会呈现出不同的影响,对化学反应分别为抑制,没有作用和促进作用。通过对苯乙烯在氧原子预吸附的Au(111)表面氧化反应的选择性反应机理的详细研究,得到的结果和最近报道的苯乙烯氧化实验很一致。证实该反应包含了两个反应步骤:首先生成金属氧环中间体,(oxametallacycleintermediate(OMME)),然后再生成产物。此外,结果表明反应通过OMME(2)生成环氧化产物从动力学来看比OMME(1)更有利些。原因可能是对于苯乙烯环氧化物OMME(2)比OMME(1)的稳定性差一些。通过对不对称烯烃在O/Cu(111)表面反应情况也系统地进行了研究,证实该反应是由2个主要步骤组成的分步反应,首先生成OMME,然后从OMME生成产物,包括环氧化物和醛类两类,且该结果与在O/Cu(111)表面上乙烯氧化反应情况很类似,不同的是由于不对称而有2个OMMEs。丙烯和苯乙烯在O原子修饰的Cu(111)表面都有较高的反应选择性。且丙烯的环氧化选择性比苯乙烯反应的选择性高,可能是由于位阻效应不同导致的选择性高低不同。