H2分子在LaFeO3表面吸附的第一性原理研究.pdf

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1、第32卷第6期无机化学学报Vo1．32No．62016年6月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY945—953H2分子在LaFeO3表面吸附的第一性原理研究陈玉红，1．2潘昌昌，2张梅玲2元丽华2张材荣，2康龙·罗永春(兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州730050)(兰州G-Y-大学理学院，兰州730050)摘要：基于密度泛函理论的第一性原理方法，通过计算表面能确定LaFeO(010)表面为最稳定的吸附表面，研究了H分子在LaFe0(010)表面的吸附性质LaFeO(010)表面存在La0和FeO2两种终

2、止表面，但吸附主要发生在FeO2终止表面，由于LaFeO3f010)表面弛豫的影响．使得凹凸不平的表面层增加了表面原子与H原子的接触面积．表面晶胞的纵向体积增加约2．5％，有利于H原子向晶体内扩散研究发现，分子在LaFe0(010)表面主要存在3种化学吸附方式：第一种吸附发生在0—0桥位，2个H原子分别吸附在2个0原子上，形成2个一OH基，这是最佳吸附位置，此时H原子与表面0原子的作用主要是Hls与02p轨道杂化作用的结果．H—O之间为典型的共价键。H，分子的解离能垒为1．542eV，说明表面需要一定的热条件，H分子才会发生解离吸附：第二种吸附发生在Fe—O桥位．1个

3、H原子吸附在0原子上形成1个一OH基，另一个H原子吸附在Fe原子上形成金属键：第三种吸附发生在O顶位，2个H原子吸附在同一个0原子上，形成H0分子，此时H：O分子与表面形成物理吸附，H，O分子逃离表面后容易形成氧空位。此外．H，分子在LaFe0f0lO)表面还可以发生物理吸附。关键词：密度泛函理论；LaFeO，；表面吸附；H2分子中图分类号：0647．32：O641．121文献标识码：A文章编号：1001—4861(2016)06—0945—09DoI：10．11862／CJIC．2016．129FirstPrinciplesStudyontheAdsorptiono

4、fH2MoleculesonLaFeO3SurfaceCHENYu—Hong，PANChang—ChangZHANGMei—Ling2YUANLi—HuaZHANGCai—Rong，KANGLongLUOYong—Chun(StateKeyLaboratoryofAdvancedProcessingandRecyclingofNon-ferrousMetals，LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050，China)(2SchoolofSconce，LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou7

5、30050,China)Abstract：Basedonthefirstprinciplescalculations，theadsorptionpropertiesofH2moleculesonLaFeO3(010)snrfacearestudiedafterthef0101surfacewasconfirmedasthemoststablesurface．LaFeO3f010)surfaceconsistsofLaOandFeO2terminatedsurfaces，buttheadsorptionmainlyoccursontheFeO2terminatedsur

6、face．Duetothesurfacerelaxation，thecontactareaontheunevensurfacelaybetweensurfaceatomsandHatomsincreased．andresultedintoabout2．5％increaseofthe1ongitudinalvolumeoftheunitcellsurfacewhichiSbeneficialtotheHatomsdiffusionwithinthecrysta1．Theresultsindicatethat．therearethreekindsofchemicalads

7、orptionmodesofH2moleculesonthesurfaceofLaFeO3(010)：ThebestadsorptionmodeisthattwoHatomsareadsorbedtothetwosurface0atomsrespectively．formingtwo一0Hgroups．Atthisposition．thetypicalcovalentbondsbetweenHandsurface0formedthroughtheorbitalhybridizationofHlsandO2p．TheenergybarrierofH，m