本文關(guān)鍵詞：過渡金屬單氧化物電子性質(zhì)和催化性能的理論研究

  更多相關(guān)文章： 密度泛函 過渡金屬單氧化物 強關(guān)聯(lián) 結(jié)構(gòu)性質(zhì) 電子性質(zhì) 表面催化

【摘要】：過渡金屬單氧化物(如FeO, CoO和NiO等)由于其結(jié)構(gòu)單一,制備方法簡單,無毒低廉等優(yōu)點,近年來引起了科研工作者的廣泛關(guān)注并被廣泛應用于光電材料,磁性材料,儲能材料,催化材料等領(lǐng)域。因此,研究這類材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電子性質(zhì)有利于從機理層面上更好地認識和理解問題。但是,過渡金屬單氧化物屬于強電子關(guān)聯(lián)體系,過渡金屬3d電子之間存在著很強的相互作用,傳統(tǒng)的密度泛函理論對于這類材料的性質(zhì)研究,尤其是電子性質(zhì)的研究,往往無能為力,目前還沒有統(tǒng)一的方法來對這類體系進行研究,而且鮮有文獻報道不同泛函方法之間的性能比較。基于以上對過渡金屬單氧化物的研究現(xiàn)狀,在本研究課題中,選取了FeO, CoO和NiO三種過渡金屬單氧化物,利用不同的泛函PBE, PBE+U以及屏蔽雜化泛函HSE對三種過渡金屬單氧化物體相的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究,并與實驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于三種過渡金屬單氧化物,在結(jié)構(gòu)性質(zhì)預測上幾種不同的泛函都能給出與實驗值一致的結(jié)果；而對于電子性質(zhì),PBE方法明顯低估單氧化物的帶隙值；PBE+U方法只要給定一個合適的U值就能得到與實驗值吻合的結(jié)果,但是對于不同的性質(zhì)無法找到一個統(tǒng)一的U值；而HSE方法對于結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電子性質(zhì)都能與實驗值吻合得較好�；趯Ψ椒ǖ脑u價,利用PBE+U方法對三種單氧化物不同表面的表面能、表面態(tài)密度以及功函進行了研究。計算結(jié)果表明,(100,),(311)和(211)的表面能明顯低于(111)和(110)的表面能,而且對于極性表面,以氧終結(jié)的表面能要比以金屬終結(jié)的表面能低；從計算的Wulff圖可以看出,FeO主要暴露的表面是(110),CoO和NiO晶體主要暴露的表面是(211)。晶體表面的暴露比例不僅與表面能有關(guān),還與晶面的取向有關(guān)。表面態(tài)密度的計算表明,表面的帶隙值要比體相的小；功函數(shù)計算表明FeO表面功函比CoO和NiO低,并且以金屬終結(jié)的表面功函比以氧終結(jié)的表面功函更低。最后,模擬了合成氣(CO和H2)在Ni(111)和40/Ni(111)催化劑表面的轉(zhuǎn)化。計算發(fā)現(xiàn)在Ni(111)表面,CO和H2主要以生成CH4為主,但是表面有氧存在的情況下,會明顯降低Ni催化劑的加氫性能,同時提高了長鏈碳氫物種的選擇性。
【關(guān)鍵詞】：密度泛函 過渡金屬單氧化物 強關(guān)聯(lián) 結(jié)構(gòu)性質(zhì) 電子性質(zhì) 表面催化
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 過渡金屬氧化物10-11
• 1.2 過渡金屬單氧化物的晶體結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.1 FeO的晶體結(jié)構(gòu)11
• 1.2.2 CoO的晶體結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.3 NiO的晶體結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3 過渡金屬單氧化物的磁性13-17
• 1.4 Mott絕緣體與Charge-transfer絕緣體17-19
• 1.5 強電子關(guān)聯(lián)19
• 1.6 過渡金屬單氧化物的能帶結(jié)構(gòu)19-22
• 1.7 過渡金屬單氧化物的DFT研究22-25
• 1.8 存在問題及研究意義25
• 1.9 研究目標25-27
• 第二章 密度泛函理論27-36
• 2.1 密度泛函理論起源28-29
• 2.1.1 多體理論28
• 2.1.2 Bom-Oppenheimer 近似28-29
• 2.1.3 Hartree-Fock 近似29
• 2.2 密度泛函理論發(fā)展29-36
• 2.2.1 電子密度30
• 2.2.2 Thomas-Fermi模型30
• 2.2.3 Hohenberg-Kohn定理30-31
• 2.2.4 Kohn-Sham方程31-32
• 2.2.5 交換相關(guān)泛函32-36
• 第三章 過渡金屬單氧化物體相性質(zhì)研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 計算模型與方法36-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-48
• 3.3.1 不同磁態(tài)的相對能量38
• 3.3.2 晶格參數(shù)和磁矩38-39
• 3.3.3 帶隙與態(tài)密度39-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 過渡金屬單氧化物表面性質(zhì)研究49-67
• 4.1 引言49-50
• 4.2 計算方法與模型選擇50-51
• 4.3 結(jié)果與討論51-66
• 4.3.1 表面能的計算51-58
• 4.3.2 表面態(tài)密度58-61
• 4.3.3 表面功函數(shù)61-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 氧調(diào)控Ni基催化劑在Fischer-Tropsch反應中的催化性能67-79
• 5.1 引言67-69
• 5.2 計算模型與計算方法69-70
• 5.3 結(jié)果與討論70-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 結(jié)論與展望79-81
• 參考文獻81-89
• 致謝89-90
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文90

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 石中亮,謝德民,蘇忠民,王榮順;多聚氰梯型結(jié)構(gòu)及其電子性質(zhì)[J];物理化學學報;1996年04期

2 石中亮,姚淑華,申華,謝德民;聚并吡啶電子性質(zhì)的理論研究[J];沈陽化工學院學報;1999年04期

3 唐典勇;黃雪娜;鄒婷;金誠;胡建平;伏秦超;;金鈀二元小團簇的幾何結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)[J];物理化學學報;2010年02期

4 石中亮,巫平松,王傳勝;鋰離子摻雜聚并吡啶對其電子性質(zhì)的影響[J];沈陽化工學院學報;2003年02期

5 趙朋;張仲;李峰;任妙娟;李曉;;取代基對分子線電子性質(zhì)的影響[J];濟南大學學報(自然科學版);2007年03期

6 蘇忠民,傅玉潔,王榮順;聚甲亞胺類新導電高聚物的電子性質(zhì)[J];科學通報;1992年17期

7 許桂花;周子彥;于先進;鄒維;;1,3-二甲基-5-吡唑-2,4-二氯苯甲酸酯的電子性質(zhì)[J];東北師大學報(自然科學版);2008年03期

8 許生林;魏成富;曹江;黃燕;郭建軍;;鎳團簇的結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)[J];西華大學學報(自然科學版);2009年02期

9 李運超;溫婧;劉進進;姜峰;李永舫;;半導體納晶能級結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)的電化學研究[J];化學進展;2011年11期

10 李愛玉;文玉華;朱梓忠;楊勇;;超細鈦金屬線的電子性質(zhì)[J];高等學�；瘜W學報;2006年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓波;魏俊發(fā);郭強;石先瑩;;一種新型的氮雜剟化合物的合成及性質(zhì)研究[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術(shù)討論會摘要集[C];2010年

2 王進瑩;張樹清;劉忠范;張錦;劉志榮;;sp-sp~2碳材料的制備、表征與電子性質(zhì)[A];中國化學會第29屆學術(shù)年會摘要集——第36分會：納米體系理論與模擬[C];2014年

3 孫偉明;李瑩;吳迪;李志儒;;理論研究Al_nBe(n=1-9)團簇的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

4 桑園美;顏力楷;溫世正;叢莎;關(guān)威;王建萍;蘇忠民;;[M_(6-n)Mo_nO_(19)]~(q-)(M=W,Nb,Ta)的電子性質(zhì)的密度泛函理論研究[A];中國化學會第四屆全國多酸化學學術(shù)研討會論文摘要集[C];2011年

5 孫麗莉;白梅林;李e，

本文編號：814464