氢在铍及氧化铍表面的吸附的第一性原理理论研究

发布时间：2017-11-20 03:09

  本文关键词：氢在铍及氧化铍表面的吸附的第一性原理理论研究

  更多相关文章： 第一性原理 Be(0001)表面 BeO(0001)表面 吸附 力学性质 甲烷解离

【摘要】：由于铍具有低密度、高熔点、中子倍增能力强、导热性好、不与氢发生化学反应及氢溶解度低等优点,在核工业领域有着重要的应用。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了不同覆盖度的氧原子和氢原子在Be(0001)和BeO(0001)表面的吸附及力学性质。此外还利用爬坡式弹性能带法(Nudged Elastic Band,NEB)探讨了CH4在Be(0001)表面的吸附和解离,为铍材料的设计和应用提供了理论基础。所得主要结论有：一、研究了氧原子吸附在Be(0001)表面的最稳定吸附构型及力学性质。结果表明：由于氧原子和Be表面之间存在强烈的相互作用,Be表面被氧化形成BeO；此外,由力学稳定性条件,不同覆盖度下所有体系在基态下均具有稳定结构,铍的抗剪切和拉伸能力随着氧覆盖度的增大而增大。二、研究了H在Be(0001)表面和BeO(0001)表面的最稳定吸附构型及力学性质。吸附能的对比发现相比于Be(0001)表面,H更易于吸附在BeO表面。此外,力学性质的计算结果表明：不同覆盖度下氢原子吸附Be(0001)和BeO(0001)表面时,基态下的结构均是稳定的；铍的抗剪切和拉伸能力随着氢覆盖度的增大而大幅度减小,氧化铍的抗断裂能力随着氢覆盖度的增大而增大。对比相同覆盖度下,H在BeO(0001)表面吸附时的抗断裂和抗剪切形变能力更强,刚度更高,塑性更好。三、利用NEB方法研究了甲烷在Be(0001)表面的吸附和解离,得到CHx(x=0-4)和H的最稳定吸附构型。此外还对甲烷的解离过程进行了详细的研究,计算得到了甲烷连续脱氢反应中的活化能以及过渡态构型。结果表明,甲烷在Be(0001)面的解离过程是放热反应,最主要解离的产物是C。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3;O641.1

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本文编号：1205849