本文關鍵詞：氫在鈹及氧化鈹表面的吸附的第一性原理理論研究

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【摘要】：由于鈹具有低密度、高熔點、中子倍增能力強、導熱性好、不與氫發(fā)生化學反應及氫溶解度低等優(yōu)點,在核工業(yè)領域有著重要的應用。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法研究了不同覆蓋度的氧原子和氫原子在Be(0001)和BeO(0001)表面的吸附及力學性質(zhì)。此外還利用爬坡式彈性能帶法(Nudged Elastic Band,NEB)探討了CH4在Be(0001)表面的吸附和解離,為鈹材料的設計和應用提供了理論基礎。所得主要結(jié)論有：一、研究了氧原子吸附在Be(0001)表面的最穩(wěn)定吸附構(gòu)型及力學性質(zhì)。結(jié)果表明：由于氧原子和Be表面之間存在強烈的相互作用,Be表面被氧化形成BeO；此外,由力學穩(wěn)定性條件,不同覆蓋度下所有體系在基態(tài)下均具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu),鈹?shù)目辜羟泻屠炷芰﹄S著氧覆蓋度的增大而增大。二、研究了H在Be(0001)表面和BeO(0001)表面的最穩(wěn)定吸附構(gòu)型及力學性質(zhì)。吸附能的對比發(fā)現(xiàn)相比于Be(0001)表面,H更易于吸附在BeO表面。此外,力學性質(zhì)的計算結(jié)果表明：不同覆蓋度下氫原子吸附Be(0001)和BeO(0001)表面時,基態(tài)下的結(jié)構(gòu)均是穩(wěn)定的；鈹?shù)目辜羟泻屠炷芰﹄S著氫覆蓋度的增大而大幅度減小,氧化鈹?shù)目箶嗔涯芰﹄S著氫覆蓋度的增大而增大。對比相同覆蓋度下,H在BeO(0001)表面吸附時的抗斷裂和抗剪切形變能力更強,剛度更高,塑性更好。三、利用NEB方法研究了甲烷在Be(0001)表面的吸附和解離,得到CHx(x=0-4)和H的最穩(wěn)定吸附構(gòu)型。此外還對甲烷的解離過程進行了詳細的研究,計算得到了甲烷連續(xù)脫氫反應中的活化能以及過渡態(tài)構(gòu)型。結(jié)果表明,甲烷在Be(0001)面的解離過程是放熱反應,最主要解離的產(chǎn)物是C。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O647.3;O641.1

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本文編號：1205849