利用密度泛函理论研究co2在srtio3(100)表面吸附与反应

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1、JIllllllIJJlllllllJIIlllllIJJIIlllllfllllIflllllfY2274428ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeStudyofC02adsorptionandreactionontheSrTi03(100)surfacewithDensityFunctionalTheoryByDongHongzhiSupervisorYinXiaohongMarch．2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下

2、进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特另tI,Dl：l以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。—≯

3、rp学位论文作者签名：嚆，＼扳弧7签字日期：沙侈年乡月5日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨盗墨兰太望有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗堡墨盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和

4、借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：苞呶厶岛导师签名：7m1／．∥签字日期：沙f；年弓月弓日签字日期：汐哆年乡月>日摘要C02是一种可再生资源，近年来由它所引起的温室效应已经受到人们的广泛关注。如何有效地对C02进行循环利用，～直都是研究者关注的焦点。通过仿光合作用实现二氧化碳的光催化转化，既可以减少C02对环境的影响，又可以实现C02的资源化利用。随着计算技术的不断发展，分子模拟已广泛应用于非均相催化领域，预测催化剂结构与活性的关系，探究催化反应机理。本论文以

5、SrTi03作为光催化剂，研究C02在其表面的吸附和催化反应。主要工作包括：实验制备了钙钛矿型SrTi03催化剂，研究其光催化还原C02的适宜反应条件；采用密度泛函理论，模拟Tc02分子在SrTi03(100)表面的吸附，以及与甲醇的反应。取得了如下的研究结果。首先，采用水热合成的方法，通过添加不同的表面活性剂，调整晶化时间、晶化温度、溶液pH值等，制备出不同粒径及形貌的SrTi03光催化剂。并在BET、XRD、SEM、UV-vis等表征结果的指导下，合成出粒径小、晶型较规则的SrTi03。随后，以甲醇作为溶剂和牺牲剂，利用合成出的SrTi0

6、3光催化还原C02，制得甲酸甲酯。考查了催化剂用量对产品产量的影响，证实了光催化还原C02是生成产品的主要途径。同时，借助MaterialsStudio软件，模拟了C02在SrTi03(100)表面的吸附，对所构建的七种吸附模型，分别计算并比较其键长、键角和吸附能，然后对吸附稳定结构进行了电子结构、态密度分析以及价键结构的Mulliken布局分析。结果表明，C02以C端向下的化学吸附方式垂直结合在SrTi03(100)表面的O位上。且吸附过程中产生的电子迁移，对C02分子起到了活化的作用。最终，模拟了吸附态的C02和甲醇在SrTi03000)

7、表面上合成甲酸甲酯的反应，得到了甲醇先在催化剂表面上解离，再还原C02成甲酸，最后甲酸脱附与甲醇反应生成甲酸甲酯的反应历程。关键词：C02光催化SrTi03密度泛函理论表面吸附反应历程AbstractC02isarenewableresource，andthegreenhouseeffectcausedbyC02hasattractedtheextensiveattentioninrecentyears．EffectiverecycleC02hasalwaysbeenafocusofresearch．Thephotocatalyticconv

8、ersionofcarbondioxidethroughartificialphotosynthesiscanreducetheimpactofC02ontheenvironment，meanwhilerealizetheresourceutilizationofC02．Withthecontinuousdevelopmentofcomputertechnology，molecularsimulationhasbeenwidelyusedinthefieldofheterogeneouscatalysisforpredictingtherel

9、ationshipbetweenthestructureandactivityofcatalyst，anddisclosingmechanismofthecatal