HCl和HBr在Al2O3(001)面吸附的第一性原理研究

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1、本科毕业设计（论文）题目：HCl和HBr在Al2O3(001)面吸附的第一性原理研究学生姓名：马云飞学号：08132310专业班级：材料物理08-3班指导教师：胡松青2012年6月10日中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）摘要本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法，分别对HCl和HBr在Al2O3(001)表面上的吸附特性进行了量化研究。确定了两种分子的稳定吸附构型，并计算了体系的吸附能、功函数和结构参数，同时对吸附构型的形变电荷密度，以及分波态密度等性质进行了分析。结果表明：HCl和HBr在Al2O3表面吸附后，H-Cl键和H-Br键断裂，并分

2、别吸附在表面原子上，形成稳定的吸附构型；Cl及Br与Al之间、H与O之间发生电子转移，且轨道电子云发生重叠，形成稳定的化学键；与真空条件下模拟结果相比，在水溶液中分子更易与表面相结合。在真空中和水溶液中的模拟结果均表明，HBr与表面的结合强度大于HCl。关键字：第一性原理；Al2O3(001)表面；卤化氢；吸附中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）ABSTRACTTheadsorptionpropertiesofhydrogenchlorideandhydrogenbromideonAl2O3(001)werestudiedbyfirstprincip

3、le,basedondensityfunctionaltheory(DFT).Themoststableconfigurationandcalculatedadsorptionenergy,workfunction,structuralparametersweredeterminedbythesimulationcalculation.Also,thedeformationchargedensityandthepartialdensityofstates(PDOS)ofallkindsofadsorptionconfigurationswereanaly

4、zed.ItturnedoutthatthebondsbetweenHandClorBrwerefractured.Itformsastableadsorptionconfiguration,whenH,ClorBradsorbedonthesurfaceofAl2O3(001).Inthecourseofadsorption,electronsweretransferredbetweenClorBrandAl.Atthesametime,theelectronswhichbelongedtoHandOweretransferredtoeachother

5、.Ithadoverlapbetweenorbitalelectroncloudandformedchemicalbond.Comparedwiththeresultsthatwereacquiredinvacuumconditions,moleculesweremoreeasilycombinedwiththesurfaceinaqueoussolution.Invacuumandaqueoussolution,theadsorptionofHBrwasstrongerthanthatofHClontheAl2O3surface.Keywords:fi

6、rstprinciple;surfaceofAl2O3(001);hydrogenhalide;adsorption中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）目录第1章绪论11.1研究意义11.1.1铝及铝合金的腐蚀11.1.2铝合金腐蚀防护的重要性31.1.3HCl和HBr对铝及铝合金的腐蚀31.2分子在表面吸附的研究现状41.3研究内容6第2章计算方法及软件简介72.1计算方法72.1.1绝热近似72.1.2哈特利-福克(Hartree-Fock)近似82.1.3密度泛函理论92.1.4交换关联函数112.1.5Kohn-Sham方程的自洽计算112.

7、2MaterialsStudio软件简介12第3章HCl和HBr在Al2O3(001)面上吸附的量化研究143.1引言143.2计算方法与模型143.3结果分析与讨论143.3.1优化表面143.3.2HCl在Al2O3(001)表面上吸附153.3.3HBr在Al2O3(001)表面上吸附223.3.4水溶液对计算结果的影响303.3.5比较HCl和HBr在Al2O3(001)面上的吸附特性30第4章结论32致谢33参考文献34中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1研究意义随着工业的发展，铝及其合金在现代经济中的应用日益广泛，由于其密

8、度(2.7g/cm3)轻、优良的物理性能和力学性能，优异的可加工性能等优点，被广