化學吸附的量子力學繪景.pdf

1、隨著表面科學的不斷發(fā)展,各種新技術(如電測技術、超高真空技術及薄膜制備技術等)取得了前所未有的進步,這極大地促進了化學吸附研究領域的各種新的探索,又由于化學吸附具有廣泛的應用性,因此這個研究領域在近些年一直處于活躍狀態(tài),并取得了一系列重大研究成果.化學吸附的研究可分為宏觀理論、微觀理論、統(tǒng)計理論三個方面.該文著重從微觀角度——即從量子力學的角度較完整地介紹了化學吸附的全過程.從化學吸附的基本概念入手,介紹了化學吸附的各種宏觀物理量及目前

2、常見的實驗手段及實驗過程;以量子力學為理論基礎,重點描述了不同襯底的表面態(tài)和局域態(tài)密度,并對其化學吸附的性質(zhì)作了有效分析,針對化學吸附系統(tǒng)的模型建立,給出各種數(shù)學處理方法和計算機模擬手段;并將這些模型和手段直接應用到目前常見的在化工催化、腐蝕、電解、晶體學、金屬學及冶金學等諸多方面均有重要應用價值的化學吸附系統(tǒng).該文尤其對以無序二元合金為襯底的復雜系統(tǒng)進行了全面分析,并將最典型的表面現(xiàn)象——表面偏析考慮在內(nèi),而當吸附質(zhì)加入后,化學吸附與

3、表面偏析之間產(chǎn)生相互影響,導致表面附近的組分發(fā)生變化的現(xiàn)象凸顯出來,大量的數(shù)據(jù)和結(jié)果證明,化學吸附可以改變無序合金的表現(xiàn)組分濃度,而表面組分濃度的變化,反過來也能改變各種化學吸附的物理量,如化學吸附能△E,電荷轉(zhuǎn)移△Q等.他們之間就是這樣相互作用、相互影響、相互制約,直到新的平衡建立為止.在一般情況下,化學吸附誘發(fā)表面偏析的現(xiàn)象是不能忽略的,因為它會極大的改變?nèi)缁瘜W吸附能和電荷轉(zhuǎn)移等物理量以及所有的化學吸附性質(zhì)到一個很深的程度,基于這一

4、原因,這種相互影響在哈密頓模型建立時就被考慮在內(nèi).一般說來,化學吸附對襯底表面的組分濃度的影響不僅是在第一表面層,它可由表及里影響到第二層、第三層等,由影響的相互性,其化學吸附性質(zhì)也隨考慮的層數(shù)的增加而呈振蕩衰減特性,最后的△E值和△Q會愈加溫和變化,而且更貼近實驗值.該文采用不同的處理無序系統(tǒng)的數(shù)學方法如平均T矩陣近似、相干勢近似、連分法等定向地對復雜化學吸附系統(tǒng)如O/Ni-Cu、CO/Ni-Cu、H/Ni-Pt、H/Au-Ag、Pt