本文關(guān)鍵詞：貴金屬及其合金吸附及力學(xué)性能的第一性原理研究

  更多相關(guān)文章： 吸附 彈性性質(zhì) 電子性質(zhì) 第一性原理 金屬及合金

【摘要】：本文采用含超軟贗勢平面波方法的第一性原理對小分子在金屬及合金表面的吸附和高壓下銥基合金的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)、彈性性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)研究。首先,采用含超軟贗勢平面波方法的廣義梯度近似(GGA+DFT)密度泛函理論對一氧化氮在純金屬(Pt(111)和Pt(100))和合金(Au/Pt(111)和Au/Pt(100))表面的化學(xué)吸附。不同的成分和不同的晶面能產(chǎn)生不同的催化效果。NO傾向于吸附到更多Pt原子的位點(diǎn),Au原子取代頂層Pt原子可影響NO在表面的吸附能和金屬頂層原子的d帶中心。隨著頂層金原子數(shù)的增加,d帶中心逐漸遠(yuǎn)離費(fèi)米能級,吸附能也逐漸降低。且當(dāng)頂層Au的濃度相同時(shí),Au/Pt(100)比Au/Pt(111)面呈現(xiàn)更好的活性。根據(jù)對電子性質(zhì)的分析,NO與金屬之間的相互作用主要是來源于5σ/2π*與d軌道的雜合。其次,采用第一性原理探討了H2S在純金屬(Pd(111)和Au(111))和合金(Pd/Au(111)和Au/Pd(111))表面的吸附和解離。H2S趨向于吸附在頂位,HS吸附于橋位,S和H原子在fcc位最穩(wěn)定。比較含硫碎片、氫在金屬表面的吸附,出現(xiàn)相似的吸附能趨勢:Pd/Au(111)Pd(111)Au(111)Au/Pd(111)。H2S在Pd(111)和Pd/Au(111)表面兩步都為放熱反應(yīng),而在Au(111)和Au/Pd(111)表面為吸熱反應(yīng),H2S的解離在Pd/Au(111)表面上最易發(fā)生。隨著d帶中心遠(yuǎn)離費(fèi)米能級,吸附能就降低。根據(jù)局部態(tài)密度分析,Pd/Au(111)里層的Au原子能加大頂層原子的d帶強(qiáng)度,然而Au/Pd(111)里層的Pd原子卻產(chǎn)生相反的影響。通過更詳細(xì)的電子性質(zhì),可得到H2S與金屬表面的相互作用。第三,運(yùn)用第一性原理對不同壓力下的Ir3Zr的結(jié)構(gòu)、彈性和電子性質(zhì)進(jìn)行研究。晶體的晶格常數(shù)和體積隨壓力的增加而減小。隨著壓力升高到45GPa,彈性常數(shù)Cij、體積彈性模量B、剪切模量G、楊氏模量E、泊松比?、各向異性因子A和德拜溫度TD成直線上升的趨勢。并且,B/G值也隨壓力增加而增大,表明高壓能提高晶體的延展性。在零壓下,Ir3Zr表現(xiàn)為脆性,當(dāng)壓力升高到10GPa時(shí),柯西壓力和B/G的結(jié)果都表明Ir3Zr表現(xiàn)為延展性。分析高壓下的態(tài)密度、Mülliken電荷和鍵長。最后,采用第一性原理探討了L12結(jié)構(gòu)的Ir3Nb和Ir3V在高壓下的結(jié)構(gòu)、彈性性質(zhì)。計(jì)算晶體的晶格常數(shù)和彈性模量與實(shí)驗(yàn)和其他理論研究相一致。Ir3Nb和Ir3V彈性常數(shù)(C11,C12,C44)表明在高壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定�？挛鲏毫虰/G可表明Ir3Nb和Ir3V的本征是脆性,但當(dāng)壓力升高到45GPa,Ir3Nb和Ir3V由脆性轉(zhuǎn)化為延展性。通過準(zhǔn)諧德拜模型,預(yù)測了Ir3Nb和Ir3V的相對體積、體積模量、熱膨脹系數(shù)、熱容和德拜溫度隨壓力(0-50 GPa)和溫度(0-1200 K)的變化。
【關(guān)鍵詞】：吸附 彈性性質(zhì) 電子性質(zhì) 第一性原理 金屬及合金
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 貴金屬及其合金的應(yīng)用10-11
• 1.2 貴金屬及合金表面的吸附11-13
• 1.2.1 小分子在金屬及合金表面吸附的研究11-12
• 1.2.2 計(jì)算的模型12
• 1.2.3 d帶中心12-13
• 1.3 銥基合金材料的研究13
• 1.4 高壓研究的意義13-14
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容及意義14-15
• 第2章 一氧化氮在純金屬Pt (111) 和Pt (100) 和合金Au/Pt (111) 和Au/Pt(100) 的第一原理研究15-24
• 2.1 引言15-16
• 2.2 計(jì)算方法16-17
• 2.3 結(jié)果與討論17-19
• 2.3.1 NO分子在純金屬Pt (111)和Pt (100)表面的吸附17-18
• 2.3.2 NO分子在合金AuxPt4-x/Pt (111) (x=1~4)表面的吸附18
• 2.3.3 NO分子在合金AuxPt4-x/Pt (100) (x=1~4)表面的吸附18-19
• 2.4 NO分子在純金屬和合金表面的反應(yīng)19-23
• 2.5 小結(jié)23-24
• 第3章 硫化氫在純金屬Pd (111)、Au(111)和合金Pd/Au (111)、Au/Pd (111)表面吸附與解離的第一性原理研究24-35
• 3.1 引言24-25
• 3.2 計(jì)算方法25-26
• 3.3 結(jié)果與討論26-34
• 3.3.1 含硫碎片和H原子的吸附26-30
• 3.3.2 H_2S在金屬表面的解離30-31
• 3.3.3 金屬表面的電子性質(zhì)31-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 第4章 高壓下Ir3Zr的結(jié)構(gòu)、彈性及電子性質(zhì)的第一性原理研究35-46
• 4.1 引言35-36
• 4.2 計(jì)算方法36
• 4.3 結(jié)果與討論36-45
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)性質(zhì)36-38
• 4.3.2 彈性性質(zhì)38-42
• 4.3.3. 德拜溫度42-43
• 4.3.4 電子性質(zhì)43-45
• 4.4 小結(jié)45-46
• 第5章 高壓下Ir3Nb和Ir3V的結(jié)構(gòu)、彈性及熱力學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究46-56
• 5.1 引言46-47
• 5.2 計(jì)算方法47-48
• 5.3 結(jié)果與討論48-55
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)性質(zhì)48-50
• 5.3.2 彈性性質(zhì)50-51
• 5.3.3 熱力學(xué)性質(zhì)51-55
• 5.4 小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-66
• 致謝66-67
• 附錄 (個(gè)人簡歷、攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄)67

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1135863