尿素在ZnO(10^-10)表面的吸附.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MavActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(5)：1373～13771373[Article】WWW．whxb．pku．edu．ell尿素在ZnO(1OlO)表面的吸附唐文东，z高阳艳1,2魏伟，孙予罕，(中国科学院山西煤炭化学研究所，太原030001；中国科学院研究生院，北京100049；。中国科学院上海高等研究院低碳能源研究中心，上海201203)摘要：运用VASP(Viennaab—initiosimulationpackage)，采用基于密度泛函理论(

2、DFr)的第一原理计算，研究了尿素在ZnO(1010)表面的吸附行为．计算结果表明：尿素分子在ZnO(10i0)表面主要发生分子吸附，稳定的吸附产物通过尿素分子中的氮原子或氧原子与表面锌原子之间的键合作用而形成，吸附能分别为一1．48和一1．41eV；表面吸附的尿素分子也可以发生解离，生成表面吸附的异氰酸根、氨气和一个表面羟基，吸附能为一1．66eV．关键词：吸附；尿素；ZnO；碳酸二甲酯；VASP中图分类号：O641AdsorptionofUreaontoaZnO(1OlO)SurfaceTANGWen—Dong，GAOY

3、ang-Yan。WEIWei'SUNYu—Han。'(InstituteofCoalChemistry，ChineseAcademyofSciences,Ta~uan030001，P．R．China；GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，P．R．China；3LowCarbonEnergyCenter,ShanghaiAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201203

4、，P．R．China)Abstract：First—principlescalculationsbasedondensityfunction~theory(DFT)wereusedtoinvestigatetheadsorptionofureaontoanonpolarZnO(1OlO)surfacewiththeVASP(Viennaab-initiosimulationpackage)code．Thecalculationresultsindicatedtl1atureawasfavorablYadsorbedontot

5、heZnO(10l0)surfacemolecularly，andthatstableadsorptionproductswereformedthroughthereactionbetweenni~ogenatomoroxygenatomfromureaandzincatomonthesurface．Theadsorptionenergywas-1．48and—l_41eV。respectively．Theadsorbedureacandissociatetoformanisocyanicradical，anammoniam

6、olecule，andasurfacehydroxyl，allofwhichadsorbontothesurface．Theadsorptionenergywas-1．66eV．KeyWords：Adsorption；Urea；ZnO；Dimethylcarbonate；VASP近年来，人们为了克服合成碳酸二甲酯传统工于其低毒性，高催化活性和易于分离的优点而被认艺的缺点，如有毒性、易爆炸性、反应工艺复杂和低为是最具潜力的催化剂61．为了对该尿素甲醇化反转化率等，发展了一种满足“绿色化学”要求的新应有一个清晰的认识，人们设计了

7、许多实验来研究型合成方法，即以尿素和甲醇为原料合成碳酸二甲反应的机理，并且提出了几种机理模型[2,17-18]．Wang酯[。引(图1)．等翻认为，ZnO对第二步反应具有很高的活性，并且为了提高反应的转化率，人们研究了包括碱、有把这种高活性归因于氧化锌的酸碱性质．祁增忠机锡化合物、金属氧化物、含锌化合物在内的一系列等[1】贝0认为，在反应过程中，首先是氧化锌吸附甲催化剂[~6-15]，结果表明，在这一系列催化剂中，ZnO由醇，吸附的甲醇再与尿素作用生成中间产物氨基甲Received：October19，2009；Revise

8、d：February5，2010；PublishedonWeb：March19，2010．Correspondingauthors．Email：weiwei@sxicc．ac．cn．yhsun@sxicc．ac．cn；Tel：+86—351—4053801．Theprojectwassup