甲醇在金红石型Ti02(11O)表面的吸附解离.pdf

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1、第43卷第9期当代化工Vo1．43，No．92014年9月ContemporaryChemicalIndustrySeptember，2014甲醇在金红石型TiO2(11O)表面的吸附解离孙秀明，王煦，樊红军，周丹红(I．辽宁师范大学化学化1学院，辽宁大连116029；2．中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连116023)摘要：金红石型二氧化钛在光催化中有许多应用。运用周期性密度泛函理论计算方法研究了甲醇在金红石型二氧化钛(110)表面的吸附和解离方式。分别考察了饱和固定和饱和放开模型上甲醇的吸附、解离及解

2、离过程中过渡态能垒的情况。通过对计算能量和能垒、解离前后各键长的分析比较，得出结论：在金红石型二氧化钛(110)表面J-，甲醇的分子吸附形式和解离吸附形式能够同时存在，但是解离吸附的存在形式略为稳定。关键词：二氧化钛；甲醇；吸附方式；密度泛函理论中图分类号：TQ424文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)O9一l718—03AdsorptionandDissociationofMethanolonRutileTiO2SurfaceSUNXiu—ming，WANGXu，FANHong-jun，Z

3、HOUDan—hong(1．CollegeofChemistryandChemicalEngineering，LiaoningNormalUniversity，LiaoningDalian116029，China；2．StateKeyLaboratoryofMolecularReactionDynamics，DalianInstituteofChemicalPhysics，LiaoningDalian116023，China)Abstract：Rufletitaniumdioxidehasmanyapplic

4、ationsinphotocatalysis．Inthispape~thetheoreticalcalculationmethodwasappliedtoresearchthemodesofmethanoladsorptionanddissociationontherutileTi0，(1l0)surface．Theperiodicdensityfunctiona1theoryfDFT)methodwasusedtostudythebehaviorsofmethanolontherufleTi0，(110su

5、rfaceusingthesaturationfrozemodelandsaturationreleasedmodel，suchastheadsorption，thedissociationandtheenergybarrierofthetransitionstateduringthedissociativeprocess．Throughanalysisandcomparisonofthecalculatedenergiesandthechangesofthebondlengthsinthedissociat

6、ionprocess，itwasconcludedthat，onthefutileTi0，fll0)surface．themethanolmoleculepresentsasboththemolecularadsorbedanddissociatedform．s，butthelatterisslightlystable．Keywords：Titaniumdioxide；Methanol；Adsorptionmode；Densityfunctionaltheory金红石型二氧化钛TiO：具有稳定性好和催化活2到

7、7层的TiO(1lO)表面结构，并选择了不同的性高的特点，因此越来越多地受到人们的关注。无真空宽度进行计算。他们认为，只要真空宽度在4A论是在理论上还是实验上，金红石型二氧化钛在光以上，真空宽度的变化则对表面结构影响不大，对催化中都有许多应用，如太阳能电池、水的分解、于简单的要求来说四层足够了，但是六层或七层是传感器和生物材料等”，但是近年来金红石型二氧得到表面能收敛的最好层数。1998年Bates和Gillan化钛更多的研究是将其作为催化剂或光催化剂”，又对甲醇以分子和解离两种状态吸附在TiO：(110)尤

8、其是有机分子光降解和水的分解’，这些在环表面进行了研究，他们先用五层的金红石型TiOz境整治和洁净能源方面有很重要的意义。1980年，(1101表面做静电计算，再用三层的模型进行分子Sato和White研究得出结论纯净的二氧化钛对水分动力学模拟。研究结果发现：甲醇的解离状态能更解制H：没有显著地催化潘l生”，同年Kawai和Sakata为稳定地吸附；在静电计算中得出通过C一0键断裂研究发现在水中加入