簇模型ZnO(100)面上吸附CO_2的密度泛函理论研究  被引量:4

A Density Functional Theory Study of the Adsorption of CO_2 on a ZnO(100) Surface

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作  者:陈文凯[1,2] 章永凡[1,2] 丁开宁[1,2] 徐艺军 李奕[1,2] 李俊篯 

机构地区:[1]福州大学化学系,福州350002 [2]中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室,福州350002

出  处:《Chinese Journal of Structural Chemistry》2004年第3期337-341,共5页结构化学(英文)

基  金:国家自然科学基金(20273013); 福建省自然科学重大项目(2002F010); 福建省青年科技人才创新基金(2001J018); 福建省教育厅(JA03020)和福州大学科技发展基金资助项目

摘  要:采用电荷自洽方法,以嵌入原子簇Zn4O4为模型,使用量子化学的密度泛函理论,研究了二氧化碳在六方ZnO非极化的(101O)面的可能吸附态.计算表明,CO2垂直底物表面吸附,氧原子只能与Zn原子配位,并且吸附能为很弱的1.8 kJ/mol;吸附质分子平行于底物表面时,得到了5种平衡吸附构型,其中采用C-Zn配位和η2-O,O二齿配位时,吸附很弱,经BSSE校正后的吸附能在8.8~6.6 kJ/mol.采用η2-C,O方式分别与O和Zn配位时,吸附能为31.1kK/mol;C原子与表面O配位时计算得到了唯一的一个化学吸附态,吸附能为139.6 kJ/mol,与实验结果一致.The adsorption of carbon dioxide on a non-polar ZnO(1010) surface was investigated by the density functional theory (DFT) in combination with charge self-consistence technique by using a Zn4O4 cluster em- bedded in an electrostatic field represented by 136 point charges at the crystal ZnO lattice positions. For the CO2 molecular axis normal to the surface, the O atom can only coordinate to the Zn2+ cation and has a very weak binding energy of 1.8 kJ穖ol-1. When the initial molecular axis is parallel to the surface, the five equilibrium geometries were obtained and four of them have lower binding energies varying from 8.8 to 31.1 kJ穖ol-1 after the inclusion of BSSE correction. The unidentate structure of a carbon atom interacting with a lattice oxygen atom leading to form carbonate has the highest binding energy of 139.6 kJ穖ol-1 which is compatible with the available experimental value.

关 键 词:嵌入簇模型 电荷自洽方法 量子化学 密度泛函理论 二氧化碳 吸附作用 氧化锌 催化剂 

分 类 号:O647.3[理学—物理化学]

 

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