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氢和硫原子在Pd、Au和Cu及PdAu、PdCu合金(111)表面吸附的密度泛函研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] TQ02[化学工程]
  • 作者机构:[1]北京化工大学,教育部纳米材料重点实验室,分子与材料模拟研究室,北京100029
  • 相关基金:国家重点基础研究发展规划项目(973)(2003CB615707)和国家自然科学基金(20736005)资助
中文摘要:

用密度泛函理论研究了氢和硫原子在金属Pd、Au、Cu以及合金PdM3、Pd2M2和Pd3M(111)表面的吸附(M=Au,Cu),得到了覆盖率为0.25时最稳定的吸附位、结合能以及吸附前后表面的驰豫情况.结果表明,氢和硫均与Pd形成最稳定的吸附,Cu次之,Au的吸附最弱,其在三种纯金属(111)表面的最稳定吸附位均为fcc位.由于PdAu合金具有较大的晶格常数,Pd3Au合金吸附氢的结合能甚至较纯Pd更大,除此之外,氢和硫在PdM合金表面的吸附基本随M组分的增加而减弱,而最稳定的吸附位随金属种类和组成变化而变化.根据计算得到的吸附结合能,发现与PdCu合金相比,PdAu合金在Au含量较低(〈25%,摩尔分数)时,氢和硫吸附的结合能下降较慢,而Au含量较高(〉50%)时,结合能迅速下降,这表明含金量为25%-50%的PdAu合金有可能在保持相近透氢性能的同时,比PdCu合金具有更好的抗硫毒性.

英文摘要:

The gradient corrected density functional theory (DFT) calculations were presented on the adsorption of both hydrogen and sulfur on pure Pd(111), Cu(111) and Au(111) surfaces, as well as on PdM3(111), Pd2M2(111), and Pd3M(111) surfaces. The most favorable adsorption sites, binding energies and the relaxation during adsorption were obtained with a coverage of 0.25. The Pd surface exhibited the strongest adsorption of both hydrogen and sulfur atoms. Cu was the next and Au had the weakest affinity with them. The binding energies of adsorption of hydrogen and sulfur on PdM alloys decreased with the increase of the concentration of metal M, except Pd3Au, in which case, the adsorption of hydrogen on Pd3Au (111) surface was even stronger than that on pure Pd, due to the larger lattice constant. According to the values of binding energy, it was found that the binding energies of both hydrogen and sulfur on PdAu decreased slower than that on PdCu, when the concentration of Au was lower than 25% (molar fraction). However, they decreased quickly when the concentration of Au exceeded 50%. PdAu alloy with 25%-50% Au was a promising candidate to resist sulfur and also with high performance in hydrogen permeation.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781