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摘要：本文采用密度泛函理论方法系统地计算在O2分子吸附在CeO2(111)表面成为超氧和过氧物种的结构，然后研究这些活性氧物种对Aum簇模型中Au原子个数稳定性的影响，在获得好的Aum簇结构基础上继续对CO催化氧化的活性位以及反应机理进行研究。建立能够合理解释并预测CeO2载Au体系储放氧性能的理论模型，为研制高性能的稀土催化材料提供科学依据。
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关键词：密度泛函理论；二氧化铈；金,3875
A Density Functional Study of Small Au Nanoparticles at CeO2 Surfaces
Abstact:Calculated by density functional theory method systematically in O2 molecules adsorbed in CeO2 (111) surface become super oxygen and oxygen species structure, then studies the active oxygen species of Aum the effect on the stability of the model number of Au atoms in clusters, in obtaining good Aum based on cluster structure to continue the active sites and reaction mechanism of CO catalytic oxidation were studied. To establish reasonable explain and predict CeO2 load Au system theory model of oxygen storage performance, provided the scientific basis for designing high-performance rare earth catalytic materials.
Keywords : DFT ; Gold ; CeO2;
目录
1 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 汽车尾气排放状况对环境污染的影响 1
1.3 汽车尾气净化及稀土催化剂的使用 2
1.3.1 稀土在催化剂中的作用 3
1.4 贵金属催化剂 6
1.4.1 金催化剂 6
1.4.2 金催化剂的制备 6
1.4.3 金催化剂活性机理的研究 7
1.4.4 负载型Wacker催化剂催化CO氧化的反应机理 9
1.5 研究内容和研究目的 9
2 密度泛函理论计算方法简介 10
2.1 密度泛函理论介绍 10
2.1.1 Kohn-Sham方程 11
2.1.2 LDA近似 13
2.1.3 GGA 13
2.1.4 自洽场计算 14
2.2 DFT方法 14
2.3 一些表征表面催化反应的物理量以及所涉及的公式 16
2.4 本研究工作的意义 16
3 计算内容与分析 17
3.1 计算方法及模型 17
3.2 分析与讨论 17
3.2.1 CeO2 17
3.2.2 CeO2(111) 18
3.2.3 CeO2（111）表面的氧空位及O2在氧空位上的吸附 19
3.2.4 Au在CeO2（111）表面的吸附 19
3.2.2 计算结果及分析 23
致谢 25
参考文献 26,3875
1 前言
1.1 研究背景
稀土是我们国家的优势矿物资源,具有储量大、矿物品种全、类型多、分布广等特点。已探明的储量达到4300万吨,占世界总储量的43%,再加上未探明的稀土资源,储量估计可以达到1亿吨,是世界上最大的稀土资源国。但是由于长期供应全球大部分稀土需求,中国稀土资源储量已经大幅减少。到了2010年,中国稀土资源占全球的比例下降到了30%。
稀土的应用可以分为传统产业和高新技术产业两大领域。在传统产业方面的应用主要是指在冶金、玻璃陶瓷、石油化工、轻工印染以及农林等行业的应用,其稀土消费量占稀土总消费量的90%。在高新技术产业的应用方面主要有磁性材料、储氢材料、稀土荧光、发光材料、汽车尾气净化用催化材料、稀土功能陶瓷材料等。这些材料的稀土消费量虽然在总稀土消费量中只占了10%左右,但对推动高新技术产业发展以及稀土产业本身的发展具有非常重大的意义。