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第一性原理计算方法对材料科学的研究日益受到广大研究者的重视,它可以弥补或克服实验过程中的许多限制,从原子尺寸上深入探究材料的特性。本文采用第一性原理计算方法对HC1在金红石型RuO2(110)表面氧化并析出C12的机制进行了相关探讨和研究。考察了 HC1在RuO2(110)表面吸附、CI在RuO2(110)表面重组和O2在RuO2(110)表面的吸附过程。通过结构弛豫、体系能量、电子结构等手段表征HC1和O2在RuO2(110)表面发生氧化还原反应机理。结果表明:1.金红石型RuO2晶体结构计算结果与JCPDS标准卡片以及其他文献报道相比较,相对误差较小。RuO2(110)Slab结构弛豫后,越靠近表面的原子层,弛豫效果越明显。由表面电子态密度可知,表面Ob原子的活性强于O3f原子,Rucus原子的活性比Rub原子更高。2.HCI分子吸附在RuO2(110)面后,HC1与界面发生作用并失电子,同时自发解离为H和C1。当(110)面含有杂质Clcus原子时,CIcUs原子将不利于HCI在RuO2(110)面的吸附,且对H的扩散有妨碍作用;当(110)表面存在OcUS原子时,HCI更倾向于H朝向OcUS原子方式平行于(110)面吸附在Rucus原子上方,而不是H朝向Ob原子,说明表面Ocus原子的得H能力强于Ob原子。3.Cl在RuO2(110)表面重组形成C12的过程和C12的脱附过程均是耗能的,并且重组过程的能耗高于脱附过程。当RuO2(110)表面含有杂质原子Clcus或0cUS时,表面重组形成C12的耗能会低于清洁面,且d(CI1-C12)要比清洁面更小,说明Clcus或Ocus原子均能有效促进C12的重组及其脱附。另外,C12重组前,RuO2(110)-Ocus面的Ocus的稳定性高于RuO2(110)-Clcus面的Clcus,即Clcus的活性高于Ocus,表明Clcus原子对Ci2重组的促进效果高于Ocus原子。4.O2在RuO2(110)表面吸附模型共有6种,且吸附反应均是放热的。RuO2(110)-clean表面的A、B模型吸附O2均是物理吸附,且A模型的吸附能更大,A模型的裂解能垒也远高于B模型,说明B模型比A更适合吸附O2。O2在RuO2(110)-Ovac表面Rucus原子附近吸附的C、D模型也是物理吸附,但O2在C、D模型上吸附的吸附能分别小于应A、B模型,说明O2在RuO2(110)-O,ac缺陷表面的吸附作用大于RuO2(110)-clean。O2在RuO2(110)-Ovac的Ovac原子附近的吸附作用比在RUcus原子附近吸附更强;另外,E模型是物理吸附,F模型是解离吸附,F模型对O2的吸附作用较E模型更强。