水分子在Au和Cu及其合金表面的吸附与分解DFT计算研究

蒋宗佑^1,2，赵宗彦^1,2

1. 昆明理工大学材料科学与工程学院2. 云南大学材料科学与工程学院云南省微纳材料与技术重点实验室

摘 要：采用密度泛函方法研究了水分子在Au,Cu和AuCu二元金属合金表面的不同吸附状态和裂解反应路径,并且比较不同表面的催化性能.结果表明,研究中所考虑4种模型的反应活性顺序如下（以反应活化能为比较标准）:Au（111）<AuCu（111）-Cu<AuCu（111）-Au<Cu（111）.相对于AuCu（111）-Cu表面和Au（111）表面,这与水分子的分子吸附状态在AuCu（111）-Au表面和Cu（111）表面的吸附能相对较小,而解离吸附状态时的吸附能相对较大有关.根据金属催化剂表面与吸附物的电子转移和成键电子结构,认为电子转移越多,与表面的相互作用越强;而金属原子的d电子态与水分子1b1电子态或者裂解产物的类1b1电子态之间的重叠、杂化程度决定了两者之间相互作用的强弱.在实际反应体系中,用AuCu二元金属合金替代贵金属Au催化剂不仅可以降低材料成本,还可以提高反应活性.

关键词：水分解;二元金属合金;密度泛函理论计算;催化反应;