2;密度泛函;電子密度;吸附行為;作用機理"/> 2在δ-Pu(100)表面的吸附行為。結(jié)果表明,CO2分子以C端向下和C-Pu、O-Pu多鍵結(jié)合的方式吸附在δ-Pu(100)表面。吸附類型屬于強化學(xué)吸附,最穩(wěn)定的吸附構(gòu)型是H1-C4O4,此時吸附能為-6.430 eV,吸附穩(wěn)定性順序為穴位>橋位>頂位。CO2分子主要和表面Pu原子反應(yīng),而與其它3層Pu原子的反應(yīng)較弱。更多的電子向CO2 u軌道轉(zhuǎn)移有利于C-O鍵的彎曲和活化。此外,CO2分子和Pu原子之間的化學(xué)鍵主要是離子態(tài),反應(yīng)機理是CO2的C 2s、C 2p、O 2s 和O 2p軌道與Pu 6p、Pu 6d、Pu 5f軌道發(fā)生了重疊雜化作用,產(chǎn)生了新的鍵結(jié)構(gòu)。H1-C4O4構(gòu)型的功函數(shù)變化最小,表明其它電子容易從該構(gòu)型表面逃逸,且需要的能量最小。"/>

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CO2 δ-Pu(100)表面吸附行為的第一性原理研究
作者:
作者單位:

1.火箭軍工程大學(xué) 研究生院,陜西 西安 710025;2.火箭軍工程大學(xué) 核工程學(xué)院,陜西 西安 710025

作者簡介:

通訊作者:

中圖分類號:

基金項目:


Study on Adsorption Behavior of CO2 on the δ-Pu(100) Sur-face Based on First-principles
Author:
Affiliation:

1.Graduate School, Xi'an Institute of High-Tech, Xi'an 710025; China;2.School of Nuclear Engineering, Xi'an Institute of High-Tech, Xi'an 710025; China

Fund Project:

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    摘要:

    結(jié)合密度泛函理論框架內(nèi)的周期性平板模型,運用第一性原理計算方法研究了CO2δ-Pu(100)表面的吸附行為。結(jié)果表明,CO2分子以C端向下和C-Pu、O-Pu多鍵結(jié)合的方式吸附在δ-Pu(100)表面。吸附類型屬于強化學(xué)吸附,最穩(wěn)定的吸附構(gòu)型是H1-C4O4,此時吸附能為-6.430 eV,吸附穩(wěn)定性順序為穴位>橋位>頂位。CO2分子主要和表面Pu原子反應(yīng),而與其它3層Pu原子的反應(yīng)較弱。更多的電子向CO2 u軌道轉(zhuǎn)移有利于C-O鍵的彎曲和活化。此外,CO2分子和Pu原子之間的化學(xué)鍵主要是離子態(tài),反應(yīng)機理是CO2的C 2s、C 2p、O 2s 和O 2p軌道與Pu 6p、Pu 6d、Pu 5f軌道發(fā)生了重疊雜化作用,產(chǎn)生了新的鍵結(jié)構(gòu)。H1-C4O4構(gòu)型的功函數(shù)變化最小,表明其它電子容易從該構(gòu)型表面逃逸,且需要的能量最小。

    Abstract:

    A first-principles calculation was applied to study the adsorption behavior of CO2 on δ-Pu(100) surface using a slab model within the framework of density functional theory. Results demonstrate that CO2 molecules are adsorbed on δ-Pu(100) surface at C-terminated bent state by multi-bond binding of C-Pu and O-Pu. The adsorption type belongs to strong chemical adsorption and the most stable adsorption configuration is H1-C4O4 with the adsorption energy of -6.430 eV. The adsorption stability order is hollow site>bridge site>top site. CO2 molecule mainly interacts with Pu surface atoms, while the interaction with other three Pu atoms is weak. The transfer of more electrons to the CO2 u orbital is beneficial to the bending and activation of C-O bonds. Moreover, the chemical bonding between Pu atoms and CO2 molecule is mainly ionic state and the reaction mechanism is that the C 2s, C 2p, O 2s and O 2p orbitals of CO2 molecule hybrid with Pu 6p, Pu 6d and Pu 5f orbitals, resulting in a new bond structure. The work function of the H1-C4O4 site changes the least, indicating that other electrons readily escape from the metal surface and the required energy is the smallest.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

戚春保,王濤,王金濤,陶思昊,秦銘澳.CO2 δ-Pu(100)表面吸附行為的第一性原理研究[J].稀有金屬材料與工程,2021,50(8):2728~2737.[Qi Chunbao, Wang Tao, Wang Jintao, Tao Sihao, Qin Ming'ao. Study on Adsorption Behavior of CO2 on the δ-Pu(100) Sur-face Based on First-principles[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2021,50(8):2728~2737.]
DOI:10.12442/j. issn.1002-185X.20200477

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歷史
  • 收稿日期:2020-07-04
  • 最后修改日期:2020-08-25
  • 錄用日期:2020-08-28
  • 在線發(fā)布日期: 2021-09-07
  • 出版日期: 2021-08-31