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《乙烯在ni(110)表面吸附的几何结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第52卷第1期2003年1月物理学报Vol.52,No.1,January,20031000-3290200352(01)0202-05ACTAPHYSICASINICAc2003Chin.Phys.Soc.＊乙烯在Ni(110)表面吸附的几何结构1)1)2)1)李波鲍世宁庄友谊曹培林1)(浙江大学物理系,杭州310027)2)(浙江温州师范学院,温州315000)(2002年2月26日收到;2002年6月24日收到修改稿)用理论计算的方法研究了不同覆盖度的乙烯在Ni(110)表面吸附的位置.乙烯的吸附几何结构在团簇计
2、算中进行了局部优化.在低覆盖度下,单个乙烯分子占据了短桥位和顶位之间的中间位置.乙烯分子的C—C轴大致沿衬底的Ni原子链排列(即沿<110>晶向),C—C轴与衬底Ni(110)表面有10°的倾斜角.乙烯分子的C—C键的键长为0.151nm.在高覆盖度下(0.5ML),乙烯在Ni(110)上形成了有序的c(2×4)相,在一个表面元胞内的两个乙烯分子的吸附位置类似于低覆盖度时的结果,但乙烯分子的C—C键键长分别为0.142和0.143nm.关键词:乙烯,表面吸附,几何结构,DV-XaPACC:6820,8265,6890一
3、个有趣的问题是:乙烯的覆盖度升高后只有1.引言脱附没有分解,这是否与其吸附位置的变化或吸附分子的距离缩短、相互作用增强有关?是否与金属对乙烯、乙炔等碳氢化合物小分子在金属和半表面的化学活性降低有关?为获取乙烯在Ni(110)导体表面的吸附结构和电子态的研究,可以有助于表面的吸附位置的信息,人们采用了许多理论的和了解表面反应的化学过程和异相催化的微观机理,定性(或半定量)的实验研究方法.用能量扫描光电在基础研究领域有非常重要的意义,因此引起广泛子衍射(scanned-energymodephotoelectrondiff
4、raction,SEMPhD)实验方法可以得到相当准确的关于分子的关注.已经有多项研究旨在确定反应的产物及中吸附系统结构方面的信息(包括键长、键角、被吸附间产物;确定吸附的几何形态;确定反应物、中间产[1—9]物-衬底的间距等).能量扫描光电子衍射实验研究物及反应的最终产物的性质.的结果表明:在低覆盖度下,乙烯在Ni(110)表面上在碳氢化合物化学反应中,金属Ni是一种重要[16]接近于半桥位置;在Ni(110)表面上乙烯的覆盖催化材料.第一次用表面光电子能谱的方法研究表度达到0.5ML时,乙烯会在Ni(110)表面上
5、形成c(2[10]面化学反应就是在该表面上进行的.低温下乙烯[12—15]×4)的有序相.每个表面元胞中有两个乙烯分可以在Ni(111)表面上稳定吸附,当温度升高到子占据的位置并不完全相同,但都接近于半桥位置.[11]230K时,会发生脱氢反应,生成乙炔.乙烯在Ni由于单靠能量扫描光电子衍射方法确定的乙烯(110)表面上,随着衬底温度的升高,并没有乙炔生在Ni(110)表面的吸附位置并不是惟一的,本文采用成.在不同的覆盖度条件下,乙烯有可能不发生任何了分离变量Xa(DVXa)方法来计算不同覆盖度下乙反应直接脱附,也可能
6、C—H键发生断裂形成乙烯烯在Ni(110)表面的吸附位置,并与实验的结果进行基(CHCH2),乙炔基(CCH)或CH碎片.Stroscio等了比较.[12][13]人和Weinelt等人分别用热脱附谱(TDS)研究了乙烯在Ni(110)表面的吸附,结果表明:覆盖度在2.模型与方法0.25ML以下,乙烯才有可能在脱附之前发生分裂,在乙烯覆盖度较大时则没有分解产生.本文用Ni24-C2H4和Ni22-2C2H4团簇模型来模＊国家自然科学基金(批准号:19874053)国家高科技863-416项目和浙江省自然科学基金(批准号
7、:100036)资助的课题.1期李波等:乙烯在Ni(110)表面吸附的几何结构203拟低覆盖度和高覆盖度下C2H4在Ni(110)表面吸附分子时的情况.如果不考虑乙烯分子在Ni(110)表面的情况(如图1(a)和(b)所示),Ni晶体的晶格常数吸附成岛,Ni24-C2H4团簇模型中只有一个孤立的乙为0.352nm,同一平面的Ni原子间距为0.249nm和烯分子.我们把半桥位置作为乙烯的初始吸附位置,0.352nm,原子层间距为0.124nm.图中带阴影的圆即乙烯分子的两个C原子分别占据短桥位和顶位,圈表示第二层Ni原子
8、,白圆圈表示第一层Ni原子,吸附的几何结构如图1(a)所示.理论计算中我们考其他的Ni原子在第三层并处在第一层的正下方.黑虑了乙烯分子的两个C原子以下几种变化:1)C1和色小圆圈表示乙烯分子中的碳原子,在图1(a)和C2原子沿<110>晶向(平行于x轴方向)变化,2)(b)中,它们被置于团簇模型的初始吸附位置上.同样地,C1和C2
