CO在 Ni(110)面的吸附研究

孙艳，魏书丽

(山东理工大学 物理与光电工程学院，山东 淄博 255049)

气体在催化剂表面吸附是催化过程中的一个重要步骤，镍表面的CO分子吸附问题得到了研究者的广泛关注[1-5]。在原子尺度上了解CO在Ni表面吸附结构是研究催化反应机理的关键。人们利用不同方法研究了CO分子在Ni(110)表面的吸附结构。对于CO分子在Ni(110)面的吸附位置，研究者有不同的观点。Mahaffy等[6]的研究指出CO分子吸附在长桥位，Huang 等[7]认为CO分子吸附于短桥位。Haq 等[8]则指出当覆盖度低于0.8 monolayer时以顶位吸附为主，当覆盖度高于0.8 monolayer时以桥位吸附为主。本文主要采用密度泛函理论(DFT)对CO在Ni(110)表面的吸附展开研究。

1 计算方法

计算使用了基于projector-augment wave(PAW)方法的 Vienna ab initio simulation package(VASP)软件，这是一个以平面波展开为基的第一性原理密度泛函计算代码。本次计算使用了VASP版本的PAW势。计算中电子交换关联能采用GGA 近似的PBE方法。表面的模拟则采用由多个原子层外加一真空层组成的片层模型(slab)。计算不同厚度真空层下的表面原子受力情况, 结果表明厚度为1.2 nm的真空层可以保证片层间的相互作用力小l0-3eV/nm。衬底选用了5层镍原子来模拟,固定底部3个原子层,提供一个镍固体环境，顶部二层原子是弛豫的。表面采用(3×2)和(2×2)的超晶胞。固体Ni具有一定的磁性，自洽计算考虑了电子自旋极化的影响，Ni原子的3p轨道对原子磁矩有一定的贡献，计算中把Ni原子的3p电子作为价电子轨道处理。自洽计算的总能收敛判据为10-5eV，结构优化的原子力收敛判据为10-2eV/nm。基组的截断能为400 eV,用3×3×1 Monkhorst-pack 特殊K点在全布里渊区求和。……