本文關(guān)鍵詞：二氧化鈰體系表面化學(xué)性質(zhì)及其催化性能的第一性原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：二氧化鈰與金納米顆粒之間存在強(qiáng)的相互作用，因此在催化領(lǐng)域中可以用二氧化鈰作為支撐物。二氧化鈰(111)表面搭載的金納米顆粒體系在很多重要的催化反應(yīng)中表現(xiàn)出極高的催化活性，如一氧化碳氧化反應(yīng)、水氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)、制氫反應(yīng)等。為了進(jìn)一步提高該體系的催化活性，首先需要進(jìn)一步了解影響該體系催化活性的各種因素，這些因素包括金屬納米顆粒的維度和形貌、金屬納米顆粒的流動性和帶電性、金屬納米顆粒與二氧化鈰基底的界面效應(yīng)等等。盡管過去十幾年對這一方面的研究取得了很大的進(jìn)展，但是影響二氧化鈰搭載的金納米團(tuán)簇高效催化活性的最主要的因素還沒有完全解決。主要原因是二氧化鈰搭載的金納米團(tuán)簇的精細(xì)結(jié)構(gòu)還沒有解析出來。 在這項(xiàng)研究工作中，我們利用第一性原理的密度泛函理論系統(tǒng)的研究了金納米顆粒在二氧化鈰(111)表面的生長情況。在真實(shí)的反應(yīng)條件下，二氧化鈰表面會被不同程度的還原，形成各種類型的氧缺陷，其中包括單表面氧缺陷類型、線性表面氧缺陷團(tuán)簇、雙線性表面氧缺陷團(tuán)簇和三角形表面氧缺陷團(tuán)簇等四種類型。由于二氧化鈰表面氧缺陷是金納米顆粒的成核中心，因此本文系統(tǒng)的研究了金屬納米顆粒在上述四種類型的二氧化鈰表面氧缺陷上的生長情況。通過研究我們發(fā)現(xiàn)隨著金原子數(shù)目的增加，金團(tuán)簇在二氧化鈰表面上會由二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S結(jié)構(gòu)。另外我們發(fā)現(xiàn)在四種不同缺陷類型的二氧化鈰表面上，金團(tuán)簇的二維到三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變發(fā)生在不同的尺寸，依次為三角形表面氧缺陷團(tuán)簇的二氧化鈰表面、雙線性表面氧缺陷團(tuán)簇的二氧化鈰表面、線性表面氧缺陷團(tuán)簇的二氧化鈰表面和單表面氧缺陷的二氧化鈰表面。同時我們得到金團(tuán)簇二維結(jié)構(gòu)到三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變是由二氧化鈰與金團(tuán)簇之間的電荷轉(zhuǎn)移所決定的。通過進(jìn)一步的研究我們得到了金團(tuán)簇的兩種不同的生長模式，及面心立方密堆積的生長模式和六方密堆積的生長模式，而這兩種不同的生長模式會高度影響金團(tuán)簇的表面形貌。最后我們對這一體系進(jìn)行了一氧化碳和氧氣分子的吸附能測試，發(fā)現(xiàn)其中低配位的金原子和帶正電的金原子是吸附的活性位點(diǎn)，而金團(tuán)簇與二氧化鈰之間的界面對一氧化碳和氧氣分子的吸附強(qiáng)度均較弱。這些結(jié)果不僅會增加我們對表面缺陷、金團(tuán)簇結(jié)構(gòu)、分子吸附性能之間關(guān)系的認(rèn)識，同時為實(shí)驗(yàn)上合成具有高效催化活性的二氧化鈰搭載的金納米團(tuán)簇體系提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈰 表面氧缺陷 金團(tuán)簇 結(jié)構(gòu)衍化 第一性原理計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O614.332;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 二氧化鈰搭載的金團(tuán)簇體系的研究意義9-10
• 1.2 多相催化劑體系概述10-11
• 1.3 二氧化鈰表面性質(zhì)及其應(yīng)用11-14
• 1.3.1 二氧化鈰表面的物理化學(xué)性質(zhì)11-13
• 1.3.2 二氧化鈰體系在催化劑領(lǐng)域中的應(yīng)用13
• 1.3.3 二氧化鈰搭載的金團(tuán)簇體系的相關(guān)進(jìn)展13-14
• 1.4 本論文的研究思路及內(nèi)容14-17
• 1.4.1 研究思路14-15
• 1.4.2 研究內(nèi)容15
• 1.4.3 本論文研究的創(chuàng)新點(diǎn)15-17
• 第二章 研究方法   第一性原理的密度泛函理論17-19
• 2.1 密度泛函理論的概念和背景17
• 2.1.1 傳統(tǒng)的密度泛函理論17
• 2.1.2 半經(jīng)驗(yàn)庫倫勢修正的密度泛函理論17
• 2.2 二氧化鈰體系理論計(jì)算方法的選取17-18
• 2.3 二氧化鈰體系計(jì)算模型介紹18-19
• 2.3.1 計(jì)算軟件選取及參數(shù)設(shè)置18
• 2.3.2 計(jì)算模型簡介18-19
• 第三章 二氧化鈰搭載的金團(tuán)簇催化性能的研究19-35
• 3.1 二氧化鈰(111)表面性質(zhì)的研究19
• 3.2 金團(tuán)簇在不同類型的二氧化鈰(111)表面的結(jié)構(gòu)衍變19-30
• 3.2.1 金團(tuán)簇在單個氧缺陷類型的二氧化鈰(111)表面的結(jié)構(gòu)衍變20-23
• 3.2.2 金團(tuán)簇在線性氧缺陷團(tuán)簇類型的二氧化鈰(111)表面的結(jié)構(gòu)衍變23-25
• 3.2.3 金團(tuán)簇在雙線性氧缺陷團(tuán)簇類型的二氧化鈰(111)表面的結(jié)構(gòu)衍變25-28
• 3.2.4 金團(tuán)簇在三角形氧缺陷團(tuán)簇類型的二氧化鈰(111)表面的結(jié)構(gòu)衍變28-30
• 3.3 二氧化鈰搭載的金團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)制和電荷分析30-31
• 3.4 二氧化鈰搭載的金團(tuán)簇一氧化碳和氧氣分子的吸附性能測試31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第四章 總結(jié)與展望35-37
• 4.1 總結(jié)35
• 4.2 展望35-37
• 參考文獻(xiàn)37-41
• 碩士期間發(fā)表的文章41-43
• 致謝43

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：348343