氮化硼金属纳米复合材料表面催化反应的理论研究材料物理与化学专业论文.docxVIP

中国科学技术大学博士学位论文 中国科学技术大学 博士学位论文 氮化硼金属纳米复合材料表面催化反应 的理论研究 作者姓名： 毛可可 学科专业： 材料物理与化学 导师姓名： 武晓君教授 完成时间： 二O一五年五月 万方数据 University University of Science and Technology of．China A dissertation for doctor’S degree Theoretical investigation of catalytic reaction on boron nitride metal n nanocomposJtes snrIace Author’S name： Keke Mao Speciality： Materials Physics and Chemistry Supervisor：Prof．Xiaojun Wu Finished time： May，2015 万方数据 中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。 中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。 除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研 究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名：互勇至 签字日期：礁龌象6卑3目 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有 学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 作者签名： 毛可可 导师签名： 獭 必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。 母公开 口必威体育官网网址(——年) 毡ls至鱼固主旦 签字日期：．2叟】妄室目≥旦 签字日期： 万方数据 摘要摘要 摘要 摘要 近年来，随着计算机水平的和密度泛函理论电子结构计算的快速发展，采用基 于第一性原理的密度泛函理论从原子尺度理解材料的性质，设计新型功能材料己经 成为一种非常重要的研究手段。随着纳米技术和表征手段的不断突破和创新，纳米 材料因其独特的性质和优异的性能受到广泛的关注。低维功能材料表面催化活性的 研究对于理解催化反应机理，设计新型复合催化剂具有重要的意义。而通过第一性 原理的计算从原子尺度理解低维材料表面催化性质是一种非常重要的研究手段。我 们从计算模拟的角度研究了六方氮化硼和金属复合物表面的催化活性和反应机理。 本论文共五章，主要有四个部分。第一部分也就是第一章主要介绍了理论研究 方法。第二部分主要是第二章的两个工作。主要研究了基于六方氮化硼(h-BN) 单层负载的单个金属原子的CO氧化的工作。第三部分是三四章的内容，主要通过 金属衬底，金属团簇调节惰性的h-BN单层或金属纳米线调制BN纳米管，改变其 催化活性，实现02活化。第四部分是与实验合作的工作，主要研究了Pd单一表面 纳米晶体上02活化。 第一章主要介绍了密度泛函理论和过渡态有哪些信誉好的足球投注网站方法。密度泛函理论主要介绍了 理论框架和发展应用。密度泛函理论是从量子力学出发，以体系的密度为基础，求 解基态粒子密度，进而得到体系的性质。它的主要实现方式是通过求解Kohn— Sham方程，将多相互作用的多粒子问题转化为有效的无相互作用粒子体系的问题， 将体系的所有近似都集中在交换相关泛函里面。最终通过自洽迭代求解基态电荷密 度，此时对应体系的能量就是基态的能量。而过渡态有哪些信誉好的足球投注网站方法的介绍主要着重介绍 了本论文所使用的同步转向方法(synchronous transit简称ST)和NEB(Nudged Elastic Band Method)方法。这两种方法都是从反应物和产物出发，有哪些信誉好的足球投注网站过渡态的 方法。 第二章中，两个工作都是关于单原子催化的工作。第一个工作研究了h-BN单 层负载单个Au原子的CO氧化。这一个工作中，我们认为Au／VB—h—BN复合结构 上进行的是一种未被报道过的三分子ER反应，02分子直接在吸附的两个CO分子 上进行活化。形成一种OCOAuOCO的中间态，同时解离出两个C02分子，这是 反应的决速步，能垒是O．47 eV。在这个体系中，三分子的ER反应优于传统的LH 反应(决速步能垒O．72 eV)。微观动力学计算反应速率得到三分子的ER反应速 率1．43x105 S。1远远高于LH反应速率4．25 S一。而且我们在伯恩奥本海默分子动力 万方数据 摘要学模拟中也观察到了整个三分子E