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摘要：Ce作为稀土元素的一种具有独特的4f电子结构，使得其氧化物CeO2具有储放氧性能，广泛应用于CO氧化，水汽转化等多种反应。本文采用密度泛函理论方法系统地计算CeO2(111)表面的表面氧空位和次表面氧空位的形成，然后研究O2分子吸附在CeO2(111)表面和次表面上分别成为超氧和过氧物种的结构，在此基础上研究Aux簇在氧化铈表面的吸附。结果表明，CeO2（111）表面的表面氧和次表面氧都可以形成空位，且次表面更易形成空位。O2在CeO2-x(111)表面吸附时可以形成过氧和超氧，一定条件下超氧可以转化为过氧。金团簇在氧化铈表面吸附时，Aux在既含有过氧又有空位的氧化铈表面的吸附好，吸附稳定，且过氧个数与金原子个数相同时最好。计算O2、Aux在氧化铈表面的吸附为以后CO在Au/CeO2的催化氧化的计算奠定了基础。23815
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毕业论文关键词：密度泛函理论；二氧化铈；金
A Density Functional Study of Au cluster at CeO2 Surfaces
Abstract：As a rare earth element Ce has a unique 4f electrons structure,Makes its oxide CeO2 can store oxygen,and it is widely used in CO Oxidation,vapor conversion, etc.Calculated by density functional theory method systematically in the formation of the top- and subsurface O vacancies at CeO2 (111) surface,then studies O2 molecules adsorbed in CeO2 (111) surface become super oxygen and oxygen species structure,after that,studies Au clusters adsorbed in CeO2Surfaces.The result shows that,CeO2 (111) top- and sub-surface oxygen can form surface oxygen vacancies and it is easier at the sub-surface.O2 can be formed super oxygen and oxygen adsorpted in the CeO2-x (111) surface, under certain conditions, super oxygen can be converted to oxygen.Gold clusters in the cerium oxide surface adsorption, Aux in both adsorption peroxide containing cerium oxide surface vacancies have a good, stable adsorption, and the number of peroxide and the same number of gold atoms best.Calculation of O2, Aux cerium oxide adsorption surface for subsequent calculation of the catalytic oxidation of CO in Au/CeO2 foundation.
Keywords : DFT+U ; Gold ; CeO2;
目录
第1章 前言 5
1.1 开题依据 5
1.2 文献综述 5
1.2.1 氧化铈简介 5
1.2.2 氧化铈的应用 6
1.2.2.1 在汽车尾气净化中的应用 6
1.2.2.2 在玻璃中的应用 7
1.2.2.3 在发光材料中的应用 7
1.2.2.4 在陶瓷中的应用 7
1.2.2.5 其他用途 8
1.2.3 氧化铈的实验研究 8
1.2.4 氧化铈的理论研究 9
第2 章 密度泛函理论计算方法简介 11
2.1 密度泛函理论介绍 11
2.1.1 Kohn-Sham方程 12
2.1.2 LDA近似 14
2.1.3 GGA 14
2.1.4 自洽场计算 15
2.2 DFT方法 16
2.3 一些表征表面催化反应的物理量以及所涉及的公式 17
2.4 本研究工作的意义 17
第3章 氧化铈表面的氧空位和氧气的吸附 18
3.1计算方法及模型 18
3.2结果与分析 18
3.2.1 氧空位的形成 19
3.2.2 氧气在氧化铈表面的吸附 19
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