CO被称为汽车尾气排放第一公害，对人类健康和生存环境是一个潜在的威胁，因此CO的消除方法显得尤为重要。CO的催化氧化是最简单、廉价而且有效的方法，而且在在环保、工业、军事和人类生活的各个方面都有着广泛的应用。在CO催化氧化反应的催化剂中，双金属催化剂因其较高的催化活性成为了催化CO氧化的首选催化剂。尤其是Pd-Au合金，在低温下就可以氧化CO，并且在烧结和氧化方面都具有很好的稳定性。Pd-Au双金属催化剂具有良好的协同作用是活性金属集团的系综效应及其周围第二金属组分的配体效应所引起的。因此，从微观系统研究Pd-Au双金属催化剂的催化活性及CO与O2在合金表面上的氧化过程，为如何健全Pd-Au双会属催化剂的合理设计提供更多理论依据，具有重要意义。
本文采用密度泛函理论，在slab模型下，研究了不同Pd-Au合金表面上CO的催化氧化反应，结果表明：
(1)在Pd/Au(111)表面上，掺杂有少量Pd原子的Au(111)表面Pd原子趋于分散；CO吸附在该表面Pd原子的项位主要是由于CO分子的5σ轨道上的电子转移到金属Pd的d轨道，同时，金属Pd的d轨道电子反馈给CO分子的2π*反键轨道。随吸附位点原子周围Pd原子个数的增加，吸附能也随之增大，这是由于配体效应引起的；随吸附位点Pd原子个数的增加，吸附能也随之增大，这是由于系综效应引起的。
(2)在Au/Pd(100)合金上，O2分子吸附采取Yeager模型，合金表面层Pd原子个数的不同导致了O2分子的稳定吸附位点也不相同；O2分子吸附在Au/Pd(100)合金上的吸附能和O-O键长均与顶层Pd原子的个数有关；O2与Pd原子的相互作用主要是通过O2的2π轨道与金属Pd的dz2轨道相杂化而形成的。
(3)在Au/Pd(100)合金上，O2分解所需的活化能很大程度上依赖于表面Pd原子的分布情况，只有当表面有连续Pd原子存在时，O2才能够分解。O2在Au7Pd2/Pd(100)表面上分解时，通过一步反应需要越过较高的能垒1.70 eV；而通过多步分解，只需要越过0.84 eV的能垒。
(4)对于有连续Pd原子存在的Au/Pd(100)合金表面，CO的催化氧化反应可以通过以下过程进行：①O2→2O；②CO+O→CO2。O2在Au6Pd3/Pd(100)表面分解过程为放热反应，分解后的O与CO共吸附在表面，发生氧化反应的活化能远远低于共吸附时所放出的能量，为吸热反应，反应很容易进行。
- 作 者：
- 蔡颖莹
- 学科专业：
- 物理化学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 河南师范大学
- 导师姓名：
- 曹益林
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
