吸附氢分子的振动态及熵的计算∗

王小霞 刘鑫 张琼 陈宏善

(西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,兰州 730070)

吸附氢分子的振动态及熵的计算∗

王小霞 刘鑫 张琼 陈宏善†

(西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,兰州 730070)

(2016年10月13日收到;2017年3月10日收到修改稿)

用第一性原理方法研究了H2在(MgO)9及(AlN)12团簇上的吸附态、振动模式及熵.分析表明,吸附体系的振动中有六个简正模式可归为氢分子的振动;由于氢分子质量很小,零点能修正对吸附能有重要影响.利用振动配分函数计算了吸附氢分子的熵,表明吸附态H2的熵主要决定于较低的同相振动的频率,并不完全与吸附强度相关;在标准大气压下70—350 K的温度范围内,吸附H2的熵与气态H2的熵之间存在很好的线性关系,吸附后H2的熵减小约10.2R.

∶团簇,H2吸附,振动态,吸附H2的熵

PACS∶36.40.—c,31.15.A—,68.43.BcDOI∶10.7498/aps.66.103601

1 引 言

气体或液体分子在固体表面的吸附涉及广泛的应用领域,在吸附态下分子的平动被限制,而分子具有振动或转动运动.吸附过程的焓变和熵变决定了吸附的平衡状态、吸脱附的动力学、表面反应的反应速率常数等重要物理量,但对吸附态的熵理论计算和实验测量都比较困难[1,2].氢气作为潜在的理想能源,吸附态的熵对于确定最佳的存储条件以及存储材料的选择都十分重要[3,4].Yang等[5]基于van’t Hof f方程分析了吸附熵变对于存储条件的影响,Tang等[6]测量了MSiH3(M=K,Rb,Cs)体系脱附过程的熵变并讨论了熵和焓的补偿……