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引用本文格式: Shen Bin,Luo Min,Zhao Li-Na,Shao Yang,Xu Dian-Dou,Xu Gang,Wu Ming-Hong,Ma Ling-Ling. First-principles calculation of SO2 and NO2 adsorbed on γ-Al2O3 (110) surface [J]. J. At. Mol. Phys., 2021, 38: 011002 (in Chinese) [沈彬,罗敏,赵丽娜,邵阳,徐殿斗,徐刚,吴明红,马玲玲. SO2和NO2在γ-Al2O3(110)表面吸附的第一性原理计算 [J]. 原子与分子物理学报, 2021, 38: 011002]
 
SO2和NO2在γ-Al2O3(110)表面吸附的第一性原理计算
First-principles calculation of SO2 and NO2 adsorbed on γ-Al2O3 (110) surface
摘要点击 131  全文点击 19  投稿时间:2020-02-27  修订日期:2020-03-19
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DOI编号   
中文关键词   密度泛函理论  γ-Al2O3(110)  SO2  NO2  吸附
英文关键词   Density functional theory  γ-Al2O3(110)  SO2  NO2  Adsorption
基金项目   国家自然科学基金面上项目 (11675098,11975147),国家自然科学基金重点项目 (U1832212, 91643206),北京市自然科学基金重点项目 (7191008)
作者单位E-mail
沈彬 上海大学环境与化学工程学院 bin_1992@shu.edu.cn 
罗敏 中国科学院高能物理研究所核技术应用研究中心 minluo@ihep.ac.cn 
赵丽娜 中国科学院高能物理研究所多学科研究中心 linazhao@ihep.ac.cn 
邵阳 中国科学院高能物理研究所核技术应用研究中心 shaoyang@ihep.ac.cn 
徐殿斗 中国科学院高能物理研究所核技术应用研究中心 xudd@ihep.ac.cn 
徐刚 上海大学环境与化学工程学院 xugang@shu.edu.cn 
吴明红 上海大学环境与化学工程学院 mhwu@staff.shu.edu.cn 
马玲玲 中国科学院高能物理研究所核技术应用研究中心 malingling@ihep.ac.cn 
中文摘要
    采用基于平面波基组的Vienna Ab-initio Simulations Package (VASP)程序研究了SO2和NO2在γ-Al2O3(110)表面和羟基化γ-Al2O3(110)表面的吸附,获得了SO2和NO2吸附的不同构型和结构参数.对吸附能,电荷转移,差分电荷密度和投影态密度等进行分析和讨论.对比发现,在γ-Al2O3(110)表面SO2的吸附能力强于NO2.SO2或NO2在非羟基化γ-Al2O3(110)表面吸附时O原子的2p轨道和Al原子的3s3p轨道作用形成O?Al键,且SO2吸附时键结强度高于NO2.NO2吸附时费米能级以下有部分反键态,削弱了与γ-Al2O3(110)表面相互作用.在羟基化γ-Al2O3(110)表面SO2或NO2的吸附能力会低于非羟基化表面,但是SO2的吸附能力依旧强于NO2.计算结果说明SO2与γ-Al2O3(110)表面的相互作用强于NO2.以上研究,将有助于理解SO2和NO2在γ-Al2O3的反应性,为进一步研究它们的非均相转化和在灰霾形成中的促进作用奠定基础.
英文摘要
    In order to explore the mechanism of heterogeneous reaction of SO2 and NO2 on the surface of mineral particles, we studied the adsorptions of SO2 and NO2 on the clean surface and hydroxylated surface of γ-Al2O3(110) by density functional theory. We calculated and obtained the different adsorption configurations and structural parameters of SO2 and NO2. Then we analyzed and discussed the adsorption energy, charge transfer, deformation charge density and projected state density. It is found that the adsorption capacity of SO2 on the surface of γ-Al2O3(110) is higher than that of NO2. When SO2 or NO2 adsorbs on the surface of γ-Al2O3(110), the 2p orbital of O atom and the 3s3p orbital of Al atom interact to form O?Al bond, and the bond strength of O?Al bond that SO2 formed is higher than that of NO2. The pCOHP of NO2 adsorption shows antibonding in an occupied band, which weakens the interaction with the γ-Al2O3(110) surface. The adsorption capacity of SO2 or NO2 on the surface of hydroxylated γ-Al2O3 (110) is lower than that on clean γ-Al2O3(110) surface, but the adsorption capacity of SO2 is still stronger than that of NO2.These results make us infer that the interaction between SO2 and γ-Al2O3(110) surface is stronger than that of NO2. The study will help to understand the reactivity of SO2 and NO2 on γ-Al2O3, and lay a foundation for further study of their heterogeneous transformations and the cause of haze.

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