气相小分子在铁表面吸附行为的研究

发布时间：2021-11-15 17:23

　　铁及钢材是工业生产中应用最广泛的材料之一。但是长期服役在大气环境条件下的钢材会发生腐蚀现象（包括氢腐蚀和电化学腐蚀）,这对钢铁材料造成了巨大的损失。腐蚀是多种大气分子与钢铁材料相互作用的结果,因此,研究气相条件下大气分子在不锈钢表面的吸附行为对理解钢铁腐蚀十分重要。本文采用密度泛函理论和分子动力学方法,具体研究内容如下:采用密度泛函理论研究了γ-Fe（111）表面层中氢原子或分子的吸附浓度（1/16ML和1/4ML）和吸附位置对其表面上六种典型气相小分子（包括O₂,H₂O,CO₂,N₂,CO和He）吸附行为的影响。计算结果表明奥氏体Fe（111）面活性很高,易受腐蚀。不同分子在所有研究的铁基底表面的吸附顺序为O₂>CO>N₂>CO₂>H₂O>He。除过He,预先吸附的H₂会使其它小分子在Fe（111）上的吸附增强。同时,表面H₂浓度的增加会... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 绪论
    1.2 表面吸附
        1.2.1 吸附位和吸附率
        1.2.2 吸附能
    1.3 金属腐蚀
    1.4 本论文研究内容
第2章 计算方法和原理
    2.1 量子化学和薛定谔方程
    2.2 第一性原理计算方法
    2.3 波函数方法
    2.4 Hartree-Fock方法
    2.5 密度泛函理论(DFT)
        2.5.1 Hohenberg-kohn定理
        2.5.2 kohn-Sham方程
        2.5.3 交换关联能近似
    2.6 分子动力学
        2.6.1 微正则系统经典分子动力学
        2.6.2 正则系统经典分子动力学
        2.6.3 从头算分子动力学
    2.7 CASTEP和Forcite模块简介
    2.8 本章小结
第3章 小分子在含氢的Fe(111)表面的吸附特性
    3.1 绪论
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 纯铁表面模型的建立
        3.3.2 含氢的铁表面模型的建立
        3.3.3 氢对铁表面气相小分子吸附行为的影响
    3.4 本章小结
第4章 温度和时间对气体在抗氢钢表面吸附行为的影响
    4.1 绪论
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 gulp模块
        4.3.2 Forcite模块
        4.3.3 温度和时间对气体在抗氢钢表面吸附行为的影响
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]316L不锈钢冷变形加工硬化机制及组织特征[J]. 宋仁伯,项建英,侯东坡.  北京科技大学学报. 2013(01)
[2]应变速率对奥氏体不锈钢应变诱发α′-马氏体转变和力学行为的影响[J]. 刘伟,李志斌,王翔,邹骅,王立新.  金属学报. 2009(03)
[3]制造加氢反应器用Cr-Mo中温抗氢钢[J]. 张建晓,贾小斌,方婧,尉洪阳.  电焊机. 2007(08)
[4]密度泛函理论及其数值方法新进展[J]. 李震宇,贺伟,杨金龙.  化学进展. 2005(02)
[5]Be/Cu/HR-1不锈钢扩散连接界面特性[J]. 康人木,周上祺,李辉,李荣,王华清.  重庆大学学报(自然科学版). 2004(06)
[6]铍及铍/HR-1不锈钢焊缝表面吸附研究[J]. 张鹏程,白彬,邹觉生.  稀有金属材料与工程. 2003(02)
[7]密度泛函理论的若干进展[J]. 黄美纯.  物理学进展. 2000(03)
[8]HR-1型奥氏体不锈钢镀Cr2O3及TiN膜复合材料的气相氢渗透研究[J]. 刘兴钊,黄秋荣,杜家驹,李言荣.  核科学与工程. 1997(03)
[9]HR－1型奥氏体不锈钢氢渗透行为研究[J]. 刘兴钊,陆梓,杜家驹,黄秋荣.  核科学与工程. 1994(03)
[10]高桥石油化工公司炼油厂石蜡加氢装置试运[J]. 钱伯章.  石油炼制与化工. 1992(11)

博士论文
[1]小分子在二氧化钛和石墨烯表面吸附与反应的第一性原理研究[D]. 苗萌.浙江大学 2014
[2]过渡金属表面上甲醇和甲醛催化反应的第一性原理研究[D]. 王会.吉林大学 2013



本文编号：3497201