o2和co分子吸附在au20上的密度泛函研究

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1、02和CO分子吸附在AU2。上的密度泛函研究上周波王长峰王振亚河南大学开封475000Au团簇具有良好的低温催化活性以及其它独特的性质，因此成为实验和理论研究的重要对象。Au团簇上小分子的吸附性质是Au团簇研究的一个重要内容，也是研究Au团簇催化活性的第一步。本文利用密度泛函理论对小分子C0和02吸附在加20团簇上的特性进行了一定程度的研究。我们根据第一性原理，利用密度泛函理论和MaerialsStudio软件对Ag）三个不同位置Au原子吸附Ch和CO后的空间结构和能量进行了优化和计算。从而得到了AU20在吸附和CO方

2、面的一些特性，为开展可能的实际应用提供了一些理论基础。［1］引言近年来，人们对团簇分子进行了大量的研究，并且取得了丰硕的成果，这为我们的工作提供了参考和帮助，使我们能够更好的进行自己的工作。基于运用密度泛函理论，理论工作者做了一系列的工作，収得了很多的研究结果。这些研究以H?、02、CO等分子在团簇分子上的吸附与分离情况为主，如：计算金原子表面的H2的吸附和分离；H2O2CO在ZrB2±的吸附［2］；氢原子在Cu表而的吸附和分离⑶；Sin（n=3-10）团簇上的吸附研究［4］；氢原子与中性金团簇或是带负电金团簇（2,3

3、个金原子的团簇）的反应。当然，也有一些其他的方面的计算，如：由AU20团簇的密度泛函的一般震动模型计算震动频率［5］；AU20的最低能量结构和电子特性等。我们发现，这些研究都以团簇为载体，研究H2、02等在其表面的吸附情况，但是较少涉及其在多原子团簇，如AU20表而的吸附情况。本文将就这一方面的问题进行一些简单的计算，从理论上探讨附简单分子在AU20表面的吸附能等参数我们参考了已有的文献资料，构建了AU20的空间结构，并用MS软件进行了优化，然后分别给出了三个不同的位置Au团簇吸附CO和02后的空间结构及能量，得出了A

4、U20团簇在吸附前后的变化。［7］理论方法首先简单介绍一下吸附的概念。表面吸附是指在气/固或者气/液两相系统中，分子或者原子在两相界面上的堆积。对于气/固系统，产生吸附的原因在于当气体与固体接触，气体分子（原子）会不断地撞击固体表面，其中有的分子（原子）立即弹回气相，有的则会在表面滞留一段时间，吸附就是这种滞留的结果。根据分子在固体表面滞留时与固体表面的结合强度，吸附又可分为物理吸附和化学吸附。化学吸附:如果吸附的分子，原子或者原子团是通过化学键与表面原子相互作用结合的,这种吸附作用就叫做化学吸附。化学吸附可视为被吸附

5、物与基底通过一个或者多个电子轨道的重叠而进行的一种化学反应。化学吸附具有很高的方向性，一般限制在表面单层。化学吸附的多少不仅取决于温度、压力和表面大小，而且与固体表面的结构密切相关。本文研允的内容就是属于化学吸附部分。其次，我们讨论CO和02在A1120上可能的吸附情况，由于AU20是正四面体结构，所以不同的吸附点只有三个，所以我们仅对这三种情况进行计算和讨论。在计算过程中，采用密度泛函(DFT)方法，取PW91形式，电子交换关联用广义梯度近似(GGA)处理，用Dmol3软件包对所有的构型进行结构优化和能量计算。[8]

6、结果与讨论我们首先利用已有的文献资料，通过计算得到了AU20的空间模型，具体的坐标如下,空I'可结构如图一所示。XyZ0000.50.2886750.81649710.577351.6329931.50.8660252.449491.51.4433761.6329931.52.0207260.8164971.52.5980760°1.73205102.50.86602503002001()00.50.866025011.7320510°0.577351.6329932.50.2886750.8164971.50.288

7、6750.8164971.50.866025021.1547010.81649711.1547010.816497LUMO和Eg,具体数值如下图所示:所示，得到了AU20的总能量,并计算HOMO,GeometryOptfreabon对AU20进行儿何优化总能量(H)HOMO(EV)LUMO(EV)EG-32801.3138835-5.089-2.431-2.658Au20计算数据然后，我们儿何优化了O?和co。02CO02原子空间模型图3CO原子宇间模型图4对02几何优化：GwmeBYOD叭"8—ToUlgr的对02几

8、何优化对CO几何优化：DbW3Gecmet*yOptirtaUnOptimi2atior.Step对co几何优化计算总能量，HOMO,LUMO和Eg,具体数值如下:总能量(AU)HEMO(EV)LUMO(EV)EG(EV)02-150.2650538-6.5971.070-7.667CO-113.3163835-8.346-0.0