Pt(Ⅲ)表面吸附O2分子的构型模拟

Pt晶胞的结构示意图   Material studio软件操作界面   Pt是应用最为广泛的一类催化剂的代表,而O2也是诸多反应中最为常见的一种反应物或试剂,所以研究O2在Pt(Ⅲ)表面的吸附具有非常实用理论价值。本实验是基于密度泛函理论,采用vasp.5.2.软件包和Material studio 软件界面对O2分子在Pt(Ⅲ)表面吸附进行模拟。
  一、实验内容
  实验采用gga_pbe的泛函进行模拟计算,图1为面心立方的Pt晶胞结构示意图。构建吸附表面过程
  a. 图2是vasp.5.2.软件包和Material studio软件操作界面,所显示的是切出Pt(Ⅲ)晶面的关键实验步骤;构建吸附表面过程如图3所示,实验中Pt(Ⅲ)晶面的真空层厚度为12Å。
  b. 用图2优化后的Pt晶胞,切出一个(Ⅲ)的晶面,并标识出分子可能的吸附位(图3),其中绿色、红色和黄色分别表示第一层、第二层和第三层的Pt原子层。
  c. 通过软件计算优化,得到O2分子在Pt(Ⅲ)表面吸附构型(图4)。计算得到相应的吸附能、键长、O2分子所得电荷和磁矩的变化数据列于表1中。吸附能的数值越小表示吸附构型越稳定,实验结果表明O2在Pt(Ⅲ)表面的最稳定吸附位在bridge位,其吸附能为0.61eV。O2分子在Pt(Ⅲ)表面的可能吸附位   优化后的O2-Pt(Ⅲ)的吸附构型图
  二、功能及效果
  本实验学习了vasp.5.2软件模拟计算分子吸附的常用计算方法。催化化学反应的第一步是反应物与表面催化剂进行接触,而最优的吸附构型恰恰是反应后续进行的前提,所以把反应的吸附构型考虑完全就显得很重要。通过实验全面了解O2在Pt(Ⅲ)表面的吸附,获得了最优的吸附构型和最优吸附位,并获得了吸附能的理论数据,这些对实际实验具有重要的理论指导意义。

O2在Pt(Ⅲ)面的吸附实验结果数据表

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