二氧化钛表面甲醛吸附与解离的DFT研究

"甲醛在二氧化钛表面吸附及解离的第一性原理研究" 这篇论文详细探讨了甲醛（HCHO）在二氧化钛（TiO2）（110）表面的吸附和解离过程，采用的是基于密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）的第一性原理方法。这种计算方法在材料科学和化学领域广泛用于预测和理解原子和分子级别的相互作用。 作者刘力铭和赵瑾首先指出，甲醛在无缺陷的TiO2（110）表面上可以以两种不同的构型稳定吸附：双配位和单配位。在双配位模式下，甲醛通过O-Ti5c和C-Ob两个化学键与表面结合，这种吸附方式被认为更为稳定。而单配位吸附则涉及到O-Ti5c键和一个氢键的形成，其稳定性较弱。 论文接着探讨了甲醛分解成一氧化碳（CO）和表面羟基（ObH）的反应路径。研究发现，虽然双配位吸附更为稳定，但单配位吸附在分解过程中所需克服的反应势垒较小，这意味着单配位构型下的甲醛更容易被催化分解。这一发现对于理解甲醛在TiO2表面的动态行为及其在环境净化和催化反应中的作用至关重要。 关键词包括：第一性原理、甲醛、二氧化钛和催化分解。这些关键词揭示了研究的核心内容，即通过理论计算来研究甲醛在TiO2表面的吸附机理和分解反应，这对于设计和优化环境净化技术，特别是利用TiO2作为光催化剂去除空气中的有害有机物（如甲醛）具有重要的理论指导意义。 这篇论文是首次报道的研究成果，它为理解甲醛在TiO2表面的吸附和分解提供了新的视角，同时也为未来探索其他有机分子在金属氧化物表面的催化反应提供了理论基础。这些深入的理论研究有助于推动环保技术和催化科学的进步，对于解决环境污染问题具有深远的科学价值。