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摘要
基于密度泛函理论的第一性原理方法，建立ZnO（100）和ZnO（001）表面的吸附模型，计算了吸附能、电荷密度、态密度以及过渡态等参数研究了CH3Cl在ZnO不同表面、不同位点、不同吸附方式的吸附情况。结果表明，CH3Cl在ZnO（100）和ZnO（001）表面的吸附过程均为化学吸附。当CH3Cl整体吸附时，CH3Cl分子中的Cl原子可以与ZnO表面的Zn（2a）原子生成ZnCl键，CH3Cl在ZnO（100）表面的吸附能比在ZnO（001）表面的吸附能更低（-0.57 eV vs-0.42 eV），体系更稳定；并且CH3Cl在ZnO（100）面吸附后，Cl原子的3p轨道态密度峰向左移动，且靠近费米能级处的峰值降低，表明Cl原子在吸附过程中提供电子，与Zn形成更稳定的相互作用。当CH3Cl解离吸附时，甲基自由基中的C原子可以分别与ZnO（100）表面的O（2a）和O（3a）吸附，CH3Cl解离吸附在Zn（2a）和O（2a）原子处的吸附能为-1.09eV，在费米能级左侧O 2p轨道和C 2p轨道存在3个共振峰，证明C原子和O原子有较强的相互作用，而在Zn（2a）和O（3a）原子处的吸附能为-1.02 eV，且费米能级右侧O 2p轨道和C 2p轨道存在1个共振峰，表明C和O原子存在反键作用。过渡态的计算结果表明，CH3Cl解离吸附在Zn（2a）和O（2a）位点的过渡态能垒比在Zn（2a）和O（3a）位点更低（1.69 eV vs 2.06eV），因此CH3Cl解离吸附反应倾向于在ZnO（100）表面上相邻的Zn和O原子之间发生。
- 出版日期2021-5-13
- 单位多相复杂系统国家重点实验室; 中国科学院过程工程研究所; 沈阳化工大学
