Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан icon

Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан



НазваниеРеферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан
Дата конвертации08.11.2012
Размер59 Kb.
ТипРеферат
скачать >>>

Національний Університет “Києво-Могилянська Академія


Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції.


Виконав студент ФПН2

Шестопал Руслан


Київ 1999

Розрахунок електронної структури адсорбованих молекул, що зазнають подальше каталітичне перетворення є однією з важливих проблем. Для інтерпретації каталітичного впливу звичайно виходять з електронної структури окремих молекул або молекули на кластері каталізатора. Характер перерозподілу електронної густини в молекулі при контакті з поверхнею можна оцінити також на основі розрахунку взаємодії з модельним активним центром або різним способом поляризованих молекул. З іншого боку, не менш важливо знати, які зміни проходять в електронній будові каталізатора при адсорбції на поверхні атомів та молекул.

Тут розглянуто підхід до розрахунку електронної структури адсорбційної системи, що дає змогу визначити взаємний вплив адсорбату і каталізатора, в межах циклічної моделі Блоха. Застосований підхід до опису адсорбції заснований на методиці розрахунку електронної структури полімерів, що дозволяє природнім чином врахувати як об’ємні, так і поверхневі властивості твердого тіла. Наближений до даного методу, метод оснований на зонній теорії ідеальних двомірних систем, раніше був використаний при для розрахунку адсорбції водню на графіті. Наближена по характеру постановка задачі виникає при розгляданні дефектів в твердому тілі.

Отож , розглянемо поверхню каталізатора як деякий двовимірний полімер, що в двох напрямках складається з великої кількості “елементарних фрагментів”, що повторюються. Зазначимо, що під “елементарними фрагментами” маємо на увазі довільно обрана для розрахунку частина поверхні, що може містити також атоми одного або декількох приповерхневих слоїв. Далі будемо вважати, що адсорбовані молекули закономірно розташовані на поверхні каталізатора. Тоді молекулу разом з найближчим до неї фрагментом каталізатора можна розглядати як новий фрагмент що повторюється, і застосувати для розрахунку циклічної моделі Блоха.

Така постановка задачі має декілька привабливих рис. По-перше, накладення на систему періодичних граничних умов виключає появу в енергетичному спектрі “штучних рівнів”, що зумовлені обривами гратки в кластерній методиці розрахунку. По-друге, з’являється можливість інтерпретації адсорбційних явищ на основі зонної теорії твердого тіла. Далі, в циклічній моделі можна більш точно врахувати взаємодії між адсорбованими молекулами в залежності від ступеня заповнення поверхні. Покрив поверхні легко моделюється в розрахунках шляхом зміни величини повторюваного фрагменту каталізатора, з яким взаємодіє дана молекула.

Розглянемо частий випадок, так як основні рівняння легко узагальнити на двомірний:

··· - А-l - ··· - ··· -А-1 - А0 - А1 - ··· - Аl - ···,

де А- елементарний фрагмент, що повторюється.

В циклічній моделі Блоха матриця енергії Ŋ для такої системи являється в наступному вигляді:

Ŋ()=exp(in) H (n) . (1)

Рівняння (1) запишемо наступним чином:

Ŋ()=Н (О)+ exp(inl) H (l)+ ()=exp.(-iln) H (-l) (2)

Де  0,2; n=0, 1, 2, …, l, …; Ŋ()=Н (О)+) , - матриця енергії елементарного фрагмента; Н(l)- матриця взаємодії з правим l-м, Н(-l) –з лівим l-м фрагментами.

Враховуючи те що матриця Н(-l) рівна транспонованій Н(l) , з рівняння (2) маємо

Ŋ()=Н (О)+l Н(l)+ Н(l)cos (l)+il Н(l)- Н(l)sin(l), (3)

В тому, випадку коли враховується взаємодія лише з з’єднаними фрагментами (l=  1.), рівняння (3) спрощується:

Ŋ()=Н (О)+ Н(1)+ Н(1)cos +i Н(1)- Н(1)sin,

Далі, власні числа () матриці Ŋ визначають з матричного рівняння

Ŋ()-i()Ci()=0,

де Ci – і- й власний вектор.

В якості прикладу розгянуто моделі елементарних фрагментів а, б, і в, що представлені на малюнку 1.

М
атричні елементи ефективного гамільтоніана виначається наступним чином: діагональні елементи матриці ^ Н(О) порівнювали з взятими з негативним знаком потенціалам іонізації і-го атома Ніі(О)=-li , недіагональні елементи матриці Н(О) та Н(1) визначались за формулою:

ij0ij S ijS0ij ,

де ij – енергія зв’язка i – j; ^ Sij інтервал перекриття між i-ою j-ою атомними орбіталями; S0ij – інтеграл при рівноважній відстані.

При розрахунку було використано наступні значення параметрів (враховувались 2s-AO літію 1s- AO водню ):

ILi=5,39 eV; IH= 13,6 eV; Li-Li=-0,919 eV; H-H= -4,74 eV; H-Li= -2,059 eV.

Для сусідніх атомів міжатомна відстань R=2,67Ǻ .

Результати розрахунків наведено на малюнку 2.


У
лівій частині малюнка подані рівні енергії для відповідних елементарних фрагментів, штриховою лінією показано рівень Фермі.

З мал. 2 а випливає, що макромолекула, утворена з фрагмента (мал. 1 а) об’ємно – центрованої кубічної гратки літію, має металізовану структуру, що характеризується перетином заповненої та валентної зони (енергія Фермі EF)рівна 4,74 eV. Ні в валентній ні в вакантній областях заборонених зон нема. на малюнку 2 б наведена зонна структура макромолекули, елементарний фрагмент якої складається з шести атомів. Видно, що при розширенні елементарного фрагмента верхня границя валентної зони не міняється і її ширина рівна 7,47 eV.

Цікава зміна в зонній структурі літію відбувається при адсорбції атома водню (мал. 2 в). при цьому верхня границя валентної зони знижується на 0,46 eV, звідки випливає, що при адсорбції атомів водню на поверхні літію його донорні властивості знижуються. Експериментально це має проявлятися в збільшенні роботи виходу метала. Поряд із звуженням s-зони літію в валентній зоні системи з’являється заборонена зона шириною 1,12 eV, що відділяє стан метала від станів, що зумовлені зв’язками Li-H. Проте при адсорбції атома водню металічна структура все ж таки зберігається.

Останнім часом для вивчення адсорбційних явищ широко використовують метод фотоелектронної спектроскопії. Методика, що була тут розглянута, більш підходить для інтерпретації отриманих отримуваних спектрів, ніж класичні кластерні розрахунки. А саме, наведені тут теоретичні розрахунки, вказують на зниження густини, на рівні Фермі, металу і появу додаткової вузької низько енергетичної зони при абсорбції атомів водню та літію. Саме тому в фотоелектронному спектрі системи слід очікувати зниження інтенсивності піку s-електронів металу і появу вузького додаткового піку.

Таким чином, наведена тут методика розрахунків дає відомості про енергетичний стан як поверхні каталізаторів так і адсорбованої молекули, що необхідно для пояснення механізму гетерогенних каталітичних процесів.

Використана література:

  1. Сорбция и хроматография. сборник статей 1979 Академия Наук СССР.1




1 Реферат повністю базується на статті «РАСЧЕТИ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРИ СИСТЕМЫ АДСОРБАТ- КАТОЛИЗАТОР В ЦИКЛИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЛОХА» А.М. Гюльмалиев, С.Г. Гагарин, А.А. Кричко. Ст.20 1979



Похожие:

Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconРеферат на тему: Економічна характеристика господарства Тернопільської області Виконав студент групи ме-11 Журавель Ю. Г. Науковий керівник
Населення області складає 1639 млн чол, що становить 3% від населення України
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconРеферат на тему: Масові репресії 1930-1940 рр. „Розстріляне
«Масові репресії 1930-1940 рр. „Розстріляне відродження\» виконав: студент i-го курсу рфф. Пф4
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconЕвро: возможные перспективы. Студент гр. 7322 Козлов А. В. Преподаватель: Семенов В. П
Министерство высшего образования Российской Федерации Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет Кафедра...
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconВиконав студент 2 – го курсу Групи ек – 3 – 99
Кредит виступає опорою сучасної економіки, невід'ємним елементом економічного розвитку. Його використовують як великі підприємства...
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconЯкимчук Руслан Андрійович кандидат біологічних наук, доцент Результати навчання: у результаті вивчення модуля студент повинен: знати: суть закон
Обсяг модуля: загальна кількість годин – 108 (кредитів єктс 3) аудиторні години – 74 годин (лекції – 34, лабораторні – 40)
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconБізнес план Приватної фірми "Успіх" Виконав: студент групи ю-32 Скиба Віталій Перевірила: Коломия 1999р. Розділ І. Визначення місій та цілей організації. Частина перша
Юридична фірма "Успіх" є приватною фірмою, головною метою діяльності якої є надання всіх видів юридичних послуг клієнтам, що звернулися...
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconПрес-реліз №11 руслан пономарьов чемпіон україни-2011!
У києві фінішував 80-й чемпіонат України з шахів серед чоловіків. Перемогу в турнірі святкував киянин Руслан Пономарьов
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconПресс-релиз №11 руслан пономарев чемпион украины-2011!
В киеве финишировал 80-й чемпионат Украины по шахматам среди мужчин. Золотую медаль завоевал киевлянин Руслан Пономарев
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconЛабораторна робота №4 Виконав студент групи ітеп-11 Полуков Євген Сергійович Завдання: Запрограмувати Формулу Сімпсона Якщо для кожної пари
Якщо для кожної пари відрізків побудувати многочлен другого ступеня, потім про інтегрувати його і скористатися властивістю адитивності...
Реферат: квантовохімічні моделі адсорбції. Виконав студент фпн2 Шестопал Руслан iconMajor computer applications
Студент навчається французькій, граючи в комп'ютерну гру, в якій об'єкт успішно орендує квартиру в Парижі. Замість того щоб будувати...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©gua.convdocs.org 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов