水分子和二氧化铈(111)表面相互作用的dft+u研究

采用引入hubbard参数u修正的密度泛函理论(dft+u)方法,对水分子在二氧化铈(111)表面的吸附作用进行了研究.计算结果表明:在氧化的二氧化铈(111)表面,水分子以单氢键构型吸附在二氧化铈表面,但是不能自发解离;在还原的二氧化铈(111)表面,水分子或化学吸附在衬底上,或自发解离成表面羟基结构.与氢气在氧化的二氧化铈(111)表面上物理吸附体系的总能相比,羟基化表面构型是能量更低的构型,所以羟基解离形成氢气,从而使表面被氧化的过程需要有外部条件,反应不能自发进行.因此,水分子在还原的二氧化铈(111)表面有两个可能的状态,即无氢键结构的化学吸附和表面羟基结构的解离吸附.在一定的外部条件下,表面羟基结构进一步解离形成氢气,并使还原的二氧化铈(111)表面得以氧化.