【摘 要】
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天然气是烃类气体的可燃混合物,其中主要成分是甲烷。甲烷是温室气体,开发利用甲烷在环境保护和缓解世界能源紧张等方面都起到重要作用。本文采用密度泛函理论对CH4及其脱氢
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天然气是烃类气体的可燃混合物,其中主要成分是甲烷。甲烷是温室气体,开发利用甲烷在环境保护和缓解世界能源紧张等方面都起到重要作用。本文采用密度泛函理论对CH4及其脱氢中间体在两种不同磁性结构的铁酸镧LaFeO3(010)表面上吸附的计算,同时计算了CH4及其脱氢中间体与H在LaFeO3(010)表面上共吸附。主要结论如下：1. CH4、CH3、CH3、CH2、CH与C在铁磁性和G型反铁磁性LaFeO3(010)表面上的最稳定吸附构型；2.H原子、CH3和C在两种磁性结构LaFeO3(010)表面O1和02的Atop位上的吸附构型优化后的吸附能相差分别都为0.49eV、0.57eV和0.58eV, CH2在G型反铁磁性LaFeO3(010)表面O1和02的Atop位上的吸附构型优化后的吸附能相差为0.56eV,都证明了LaFeO3(010)表面存在有两种氧原子类型,即O1和02原子类型；3.铁磁性和G型反铁磁性LaFeO3(010)表面存在两种氧空穴类型,两者氧空穴能相差分别为0.63eV和0.60eV：4.C原子在LaFeO3(010)表面上优化后的吸附构型,与CO分子在LaFeO3(010)表面氧空穴上的优化后吸附构型基本相同,即都相当于是CO分子中C与Fe原子成键,CO分子中O原子来自于LaFeO3(010)表面第一层的晶格氧,固当CH4一步步解离到C时,只要C还与LaFeO3(010)表面层中的氧原子成键,那么微小的干扰,比如加热,CO就会逃逸出LaFeO3(010)表面,形成一氧化碳CO,也就是CH4与LaFeO3中的晶格氧反应生成一氧化碳CO。
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