TiCl₄和O₂在金红石型TiO₂(110)表面的吸附机理

基于密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)下的BLYP、PBE泛函,研究了TiCl4、O2在金红石型TiO2 (110)晶胞表面上不同位点的吸附,以及TiCl4和O2分子共吸附后在最稳定吸附构型上的解离过程。结果表明,O2分子在TiO2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为氧空位,O2分子吸附在氧空位后,其中一个O原子与Ti5c原子成键形成桥位氧(Obri);另一个O原子形成O增原子(Oada),吸附能为-11.58 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明O2分子向表面转移了0.12 eV电荷;TiCl4分子在TiO2(110)晶胞表面上最稳定的吸附位点为桥氧位,吸附能为-48.64 kJ/mol,Mulliken电荷布居分析表明TiCl4分子向晶胞表面转移了0.26 eV电荷;TiCl4与O2在各自最佳的吸附位上吸附后,TiCl4分子在O增原子(Oada)的作用下按—TiCl4→—TiCl3→—TiCl2→—TiCl的主要路径发生解离,在TiCl4分子解离过程中,正反应方向上的活化能垒均小于逆反应方向上的活化能垒,说明TiCl4分子的解离过程为放热反应