过渡金属表面上甲醇分解的密度泛函理论研究.pptVIP

* 导师：包信和研究员 李微雪研究员 学生: 苏海燕 SeminarII 过渡金属表面上 甲醇分解的密度泛函理论研究 密度泛函理论(DFT)简介 关于甲醇分解 甲醇分解的研究背景及手段 DFT方法在甲醇分解研究中的应用 文献实例 Pt(111)上甲醇分解的密度泛函理论研究 密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)用简单的单电子密度代替了复杂的N-电子波函数。 指出并证明体系的单电子密度决定了体系的外势，从而决定了体系的一切性质，体系的能量等都是电子密度的泛函。 H[r(r)]Y = E[r(r)]Y 动能 势能 库仑作用，交换关联 密度泛函理论简介(DFT) 燃料电池 反应活性、选择性、反应机理 汽车发动机 工作条件温和,压缩比更高,提高热效率,燃烧更清洁 实验：TPD, EELS, IRS, UPS, AES, MB…… 理论：分子力学，分子动力学，量子力学 (DFT)…… 甲醇分解的研究背景及手段 甲醇分解研究中的理论计算 甲醇及其中间体的热力学性质 （分子力学，分子动力学，蒙特卡洛方法） 光谱学性质(振动频率)，核磁共振等 （密度泛函理论） 甲醇分解反应机理 （密度泛函理论） 目前研究甲醇分解的常用计算软件： GAUSSIAN, VASP，DACAPO, Materials Studio等 甲醇及其中间体的结构 CH3OH CH3O CH2O CHO H2COH HCOH COH CH3 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 Phys. ReV. B 1999, 59, 7413 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7193 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 甲醇及其中间体的能量和几何参数 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7193 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 甲醇及其中间体的ν和HREELES 强度 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7193 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 甲醇分解反应机理 反应机理I 反应机理II CH3OH(g) = CH3OH(a) CH3OH(a) = CH3O + H CH3O = HCHO + H HCHO = HCO + H HCO = CO + H H + H = H2 甲醇分解机理还有待于进一步研究! Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7193 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 反应路径(RLS): CH3OH―CH3O―CH2O―HCO―CO 0.81 0.25 0.1 0.23 J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 7193 J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 3910 Pt(111)上甲醇分解的DFT研究 反应路径(RLS): a. CH3OH―CH3O―CH2O―HCO―CO CH3OH―CH2OH―CH2O―HCO―CO CH3OH―CH2OH―HCOH―CO 0.81 0.25 0.1 0.23 0.67 0.75 0.1 0.23 0.67 0.63 0.24 J. Catal. 2002, 208, 291 Cu(111)上甲醇分解的DFT研究 反应路径(RLS): CH3OH-CH3O-CH2O-HCO-CO H键的形成会促进甲醇的吸附! H键对甲醇分解反应的影响 甲醇在Rh及Rh/V表面上的吸附 H键的形成会促进甲醇分解的进行吗? J. Chem. Phys, 2005, 122, 244720 H键对甲醇分解反应的影响 J.Phys.Chem.B, 2003,107,2552 Pd(111)上甲醇分子间H键的形成可能会促进甲醇分解!!! *