Author: |
林于媫 |
---|---|
Thesis Title: |
以理論計算的方式研究(1)NO在NixPt(4-x), xNi@Pt, (4-x)Pt@Ni (x = 0~4)的吸附與分解反應 (2)CH3CO、CH3CN與CH3CH2在M(111)、core/shell Cu/M(111)與Pt/M(111) (M = Ni or Rh)表面之吸附與C-C斷鍵反應 |
Advisor: | 何嘉仁 |
Degree: |
碩士 Master |
Department: |
化學系 Department of Chemistry |
Thesis Publication Year: | 2011 |
Academic Year: | 99 |
Language: | 中文 |
Number of pages: | 122 |
Keywords (in Chinese): | 理論計算 、NO 、雙金屬 、core/shell 、Ni-Pt 、C-C斷鍵 |
Thesis Type: | Academic thesis/ dissertation |
Reference times: | Clicks: 148 Downloads: 3 |
Share: |
School Collection Retrieve National Library Collection Retrieve Error Report |
第一部分:NO在NixPt(4-x), xNi@Pt, (4-x)Pt@Ni (x = 0~4 )的吸附與分解反應
我們使用密度泛函理論來研究NO在三個雙金屬系統(1) NixPt(4-x)、(2) xNi@Pt、(3) (4-x)Pt@Ni (x = 0~4 )的吸附與分解反應,計算結果顯示,NO的吸附能大小在表層金屬原子組成相同時,都會依照xNi@Pt > NixPt(4-x) > (4-x)Pt@Ni的順序;而LDOS的分析結果顯示這也是d band center靠近Fermi level程度的大小順序,以及NO斷鍵的活化能大小順序則是跟吸附能呈相反順序,吸附能越大則活化能會越小,NO在4Ni@Pt這個表面可以得到最大的吸附能-2.97 eV,和最小的斷鍵能障1.20 eV;比起純Ni表面的吸附能-2.48 eV及活化能1.49 eV, 4Ni@Pt催化效果明顯增加;相反地,NO在4Pt@Ni這個表面有最小的吸附能-0.92 eV及最大的斷鍵能障3.34 eV,比起純Pt的吸附能-1.88 eV及斷鍵能障2.50 eV,催化NO斷鍵的效果下降;這些現象我們從LDOS的分析都得到合理的解釋。
第二部分:CH3CO、CH3CN與CH3CH2在M(111)、core/shell Cu/M(111)與Pt/M(111) (M = Ni or Rh)表面之吸附與C-C斷鍵反應研究
我們使用密度泛函理論來探討CH3CO、CH3CN與CH3CH2在M(111)、core/shell Cu/M(111)與Pt/M(111) (M = Ni or Rh)表面之C-C斷鍵反應,分成Ni-shell或Rh-shell兩個系統來討論,除了探討C-C斷鍵反應之外,對於三個分子的吸附能及吸附結構也有詳細的描述,結果顯示在兩個系統中三個分子的吸附能都是Pt/M > Cu/M > M (M = Ni or Rh ),此現象跟內層core金屬影響表層shell金屬的電子結構有很大關係;而CH3CO、CH3CN、CH3CH2在這三個分子本身的吸附能大小則是CH3CO > CH3CH2 > CH3CN,除了在Pt/Ni上CH3CN比CH3CH2還要穩定一些;三個分子比較之下,CH3CO是最容易斷鍵的分子,而CH3CH2是最困難的,我們發現這跟他們吸附到表面後C-C鍵的拉長多寡很有關係;而CH3CO的斷鍵活化能在兩個系統的順序都是Pt/M > M > Cu/M (M = Ni or Rh);CH3CN則是Ni > Cu/Ni > Pt/Ni 及 Rh > Pt/Rh > Cu/Rh;而CH3CH2是Ni > Cu/Ni > Pt/Ni 及 Pt/Rh > Cu/Rh > Rh;這些結果我們都提出了LDOS的分析來佐證,得到了合理的解釋。
(1) Sachtler, W. H. M. Faraday Discuss. Chem. Soc. 1981, 72, 7.
(2) Rordiguez, J. A. Surf. Sci. Rep. 1996, 24, 223.
(3) Chen, J. G.; Menning, C. A.; Zellner, M. B. Surf. Sci. Rep. 2008, 63, 201.
(4) Lam, Y. L.; Criado, J.; Boudart, M. Nouv. J. Chim. 1997, 1, 461
(5) Schneider, U.; Busse, H.; Link, R.; Castro, G. R.; Wandelt, K. J. Vac. Sci. Technol. A, 1994, 12, 2069.
(6) Liu, P.; Nørskov, J. K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 3814.
(7) González, S.; Sousa, C.; Illas F. J. Catal. 2006, 239, 431.
(8) Choi, Y. M.; Compson, C.; Lin, M. C.; Liu, M. J. Alloys Compd. 2007, 427, 25.
(9) Inderwildi, O. R.; Jenkins, S. J.; King, D. A. Sur. Sci. 2007, 601, L103.
(10) González, S.; Loffreda, D.; Sautet, P.; Illas F. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11376.
(11) Gladys, M. J.; Inderwildi, O. R.; Karakatsani, S.; Fiorin, V.; Held, G. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 6422.
(12) Fouda-Onana, F.; Savadogo, O. Electrochim. Acta 2009, 54, 1769.
(13) Ham, H. C.; Hwang, G. S.; Han, J.S.; Nam, W.; Lim, T. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12943.
(14) Zhang, J.; Jin, H.; Sullivan, M. B.; Lim, F. C. H.; Wu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1441.
(15) Gan, L. Y.; Zhang, Y. X.; Zhao, Y. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 996.
(16) Staykov, A.;Kamachi, T.;Ishihara, T.;Yoshizawa, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19501.
(17) Li, J.;Staykov, A.;Kamachi, T.;Ishihara, T.;Yoshizawa, K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7392.
(18) Gasteiger, H. A.; Marković, N.; Ross, P. N.; Cairns, E. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 617.
(19) Baschuk, J. J.; Li, X. Int. J. Energy Res. 2001, 25, 695.
(20) Shimodaira, Y.;Tanaka, T.;Miura, T.;Kudo, A;Kobayashi, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 272
(21) Zhang, C. J.;Baxter, R. J.;Hu, P. J. Chem. Phys. 2001, 115, 5272.
(22) Wang, G. C.;Jiao, J.;Bu, X. H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 12335.
(23) Fouda-Onana, F.;Savadogo, O. J. Electacta. 2009, 54, 1769
(24) Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Sørensen, R. Z.; Christensen, C. H.; Nørskov, J. K. Science 2008, 320, 1320
(25) Skoplyak, O.; Barteau, M. A.; Chen, J. G. Surf. Sci. 2008, 602, 3578
(26) Skoplyak, O.; Menning, C. A.; Barteau, M. A.; Chen, J. G. J. Chem. Phys. 2007, 127, 114707.
(27) Xu, G.; Wu, Q.; Chen, Z.; Huang, Z. Phys. Rev. B. 2008, 78, 115420.
(28) Helms, G. T.; Vitas, J. B.; Nikbakht, P. A. Water Air Soil Pollut. 1993, 67, 207.
(29) Klingstedt, F.; Arve, K.; Eränen, K. Murzin, D. Y. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 273.
(30) Han, K. M.; Song, C. H.; Ahn, H. J.; Park, R. S.; Woo, J. H.; Lee, C. K.; Richter, A.; Burrows, J. P.; Kim, J. Y.; Hong, J. H. Atmos. Chem. Phys. 2009, 9, 1017.
(31) IPCC Fourth Assessment Report (AR4) by Working Group 1 (WG1), Chapter 2 "Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing", 2007.
(32) Wu, S. Y.; Ho, J. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 13707.
(33) Yen, M. Y; Ho, J. J. Chem. Phys. 2010, 373, 300.
(34) Roy, S.; Hedge, M. S.; Madras, G. Apply Energy 2009, 86, 2283.
(35) Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558.
(36) Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251.
(37) Kresse, G.; Furthmuller, J. Comp. Mater. Sci.1996, 6, 15.
(38) Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
(39) Perdew, J. P.; Chevary, J.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46, 6671.
(40) Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
(41) Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
(42) White, J. A.; Bird, D. M. Phys. Rev B 1992, 46, 4954.
(43) Mills, G.; Jónsson, H.; Schente, G. K. Surf. Sci. 1995, 324, 305.
(44) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901.
(45) Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
(46) Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
(47) Zhang, Y.; Yang, W. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 890.
(48) Branger, V.; Pelosin, V.; Badawi, K.; Goudeau, P. Thin Solid Films. 1996, 275, 22
(49) D.R. Lide, Editor, CRC Handbook of Chemistry and Physics (76th ed.). 1996, CRC Press, New York.
(50) Denton, A. R.; Ashcroft, N. W. Phys. Rev. A 1992, 43, 3161
(51) Doll, K.; Harrison, N. M. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 282
(52) Boettger, J. C. Phys. Rev. B 1994, 44, 16798.
(53) Häkkinen, H.; Manninen, M. Phys. Rev. B 1992, 46, 1725.
(54) Zhang, J.; Jin, H.; Sullivan, M. B.; Lim, F. C. H.; Wu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1441.
(55) Ulitsky, A.; Elber, R. J. Chem. Phys. 1990, 92, 1510.
(56) G. Mills, Jónsson, H.; Schente, G. K. Surf. Sci. 1995, 324, 305.
(57) Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901.
(58) Brown, W. A.; King, D. A. J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 2578.
(59) Zeng, Z.-H.; Silva, J. L. F. D.; Li, W.-X. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 2459.
(60) Inderwildi, O. R.; Jenkins, S. J.; King, D. A. Surf. Sci. 2007, 601, L103.
(61) González, S.; Sousa, C.; Illas, F. J. Catal. 2006, 239, 431.
(62) Huber, K. P.; Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure. IV. Constants of Diatomic Molecules, Van Nostrand Reinhold Co. 1979.
(63) Ruban, A.; Hammer, B.; Stoltze, P.; Skriver, H. L.; Nøskov, J. K. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997, 115, 421.
(64) Hammer, B.; Nøskov, J. K. Sur. Sci. 1995, 343, 211.
(65) Hammer, B.; Nørskov, J. K. Adv. Catal. 2000, 45, 71.
(66) Hammer, B.; Morikawa, Y.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 2141.
(67) Hammer, B.; Nielsen, O. H.; Nørskov, J. K. Catal. Lett. 1997, 46, 31.
(68) Lin, X. M.; Sorensen, C. M.; Klabunde, K. J.; Hadjipanayis, G. C. Langmuir 1998, 14, 7140.
(69) Sun, S.; Murray, C. B.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A. Science, 2000, 287, 1989.
(70) Pathmanoharan, C.; Philipse, A. P. J. Colloid. Interface Sci. 1998, 205, 340.
(71) Szabo, D. V.; Vollath, D. Adv. Mater 1999, 11, 1313.
(72) Zhou, W. L.; Carpenter, E. E.; Lin, J.; Kumbhar, A.; Sims, J.; O’Connor, C. J. Eur. Phys. J. D. 2001, 16, 289.
(73) Gaudry, M.; Lerm’e, J.; Cottancin, E.; Pellarin, M.; Prevelx, B.; Me’linon, P. Eur. Phys. J. D. 2001, 16, 201
(74) Zeigarnik, A. V.; Valdés-Pérez, R. E.; Myatkovskaya, O. N. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10578.
(75) Ramirez-Caballero, G. E. ; Balbuena, P. B. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 724.
(76) Carino, E. V.; Crooks, R. M. Langmuir. 2011, 27, 4227
(77) Mayrhofer, K. J. J.; Juhart, V.; Hartl, K.; Hanzlik, M. ; Arenz, M. Angew. Chem. 2009, 48, 3529.
(78) Zhang, Z. ; Nenoff, T. M. ; Leung, K. ; Ferreira, S. R. ; Huang, J. Y. ; Berry, D. T. ; Provencio, P. P. ; Stumpf, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 14309
(79) Son, S. U. ; Jang, Y. ; Park, J. ; Na, H. B. ; Park, H. M. ; Yun, H. J. ; Lee, J. ; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5026.
(80) Mani, P. ; Srivastava, R. ; Strasser, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2770.
(81) Chen, Y. ; Yang, F. ; Dai, Y. ; Wang, W. ; Chen, S. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1645
(82) Alayoglu, E ; Eichhorn, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17479.
(83) Nilekar, A. U. ; Alayoglu, S.; Eichhorn, B. ; Mavrikakis, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7418.
(84) Bader, R. F. W.; Beddall, P. M. J. Chem. Phys. 1972, 56, 3320.
(85) Bader, R. F. W. Atoms in Molecules-A Quantum Theory; Oxford University Press: Oxford, UK, 1990.
(86) Henkelman, G.; Arnaldsson, A.; Jónsson, H. Comp. Mater. Sci. 2006, 36, 354.
(87) Sanville, E.; Kenny, S. D.; Smith, R.; Henkelman, G. J. Comp. Chem. 2007, 28, 899.
(88) Tang, W.; Sanville, E.; Henkelman, G. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 084204.