基于h和s原子在金属pd，cu，au及其合金（111）表面吸附的密度泛函理论研究

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1、北京化工大学硕士学位论文H和S原子在金属Pd，Cu，Au及其合金（111）表面吸附的密度泛函理论研究姓名：黄永丽申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘志平20080522摘要H和S原子在金属Pd，Cu，Au及其合金(111)表面吸附的密度泛函理论研究钯及其合金膜不仅具备很高的氢渗透速率和透氢选择性，而且具有较好的化学和热稳定性，在膜反应器、氢气分离和纯化等领域中备受关注。由于氢是许多催化反应中的重要中间物，硫是反应中常见的使膜中毒失去活性的杂质气体，因而研究氢及硫原子在钯及其合金表面的吸附性质，对于了解表面反应机理，剖析吸附态的本质等，具有重要的理论意义和潜在的应用前景。本文应用密度泛

2、函理论研究了表面科学领域中原子在金属表面的吸附问题，主要包括两个部分：氢原子在Pd、Cu、Au(111)及其合金表面的吸附；硫原子在Pd、Cu、Au(111)及其合金表面的吸附。本文系统地研究了氢和硫原子在金属Pd，Au，Cu以及合金PdM3，Pd2M2和Pd3M(111)表面的吸附(M=Au，Cu)，得到了覆盖率为O．25时最稳定的吸附位、结合能以及吸附前后表面的弛豫情况。氢和硫均与Pd形成最稳定的吸附，Cu次之，Au的吸附最弱，其在三种纯金属(111)表面的最稳定吸附位均为fcc位。由于Pd．Au合金具有较大的晶格常数，Pd3Au合金吸附氢的结合能甚至较纯Pd更大，除此之外，氢和硫在Pd

3、．M合金表面的吸附均随M组分的增加而减弱，而最稳定的吸附位随金属种类和组成变化而变化。根据计算得到的吸附结合能，发现与Pd．Cu合金相比，Pd．Au合金在Au含量较低(O．5mol／m01)时，该值迅速下降，这表明含金量O．25～O．5mol／mol的北京化T人学硕十学位论文Pd—Au合金有可能在保持相近透氢性能的同时，比Pd．Cu合金具有更好的抗硫毒性。关键字：密度泛函理论，金属表面吸附，氢原子，硫原子，钯合金膜，抗硫毒性AbstractHydrogenAdsorptionandSulfllrBinding0nPd

4、，Cu，AuandTheirA¨oysbyDensi锣FunctionalTheoryPalladiumandPalladiumalloysmembraneshaVeattractedwideattentioninmembranesreactor，s印aratenessandpurificationofhydrogenandsoonbecauseoftheirexcellentpemeability，pem—selectiVity，aswellaschemicalandthemalsta_bilities．Hydrogenisanimportantintemlediateinmanycata

5、lysisreactionsaJldsulfhrisacommonpoisonforpalladium-basedhydrogenationcatalysts．TheinVestigationofhydrogenadso印tionandsul缸bindingOnPd，Cu，Auandtheira110ysissignificantf．orsur：facescience，expecially，forheterogeneouscatalysis．Thedensityfhnctionaltheo拶calculationsarepresentedontheadso印tionofatomsonmeta

6、lsurfacesinthefieldofsurfacescience．Thethesismainlycontainstwoparts．Oneishydrogenatomadso巾tiononPd(111)，Cu(111)，Au(1l1)andtheiralloyssurfaces，theotherissulfhratomadsorbsonPd(111)，Cu(111)，Au(111)aJldtheiralloyssu订’aces．Theadso印tionofbothhydrogenandsul如ronpur．ePd(1l1)，Cu(111)andAu(111)surf．aces，asweH

7、asonPdM3(111)，Pd2M2(111)andPdM3(111)surfacesisinVestigated．ThemostfaVorableadso印tionsites，bindingene唱iesandtherelaxationduringadso印tionareobtainedwithcoVerageOfO．25．The北京化^T人学硕．I：学位论文Pdsurfaceexhibitsthestr