单层MoS_2表面Fe, Ir掺杂对NO吸附与直接解离反应性能提升的理论计算

摘要

用密度泛函理论中广义梯度近似下的PW91方法，结合周期性平板模型，研究NO分子在掺杂体系TM-MoS_2(TM=Fe, Ir)表面的吸附和解离行为.结果表明：与完整MoS_2表面的物理吸附(-0.05 eV)不同，Fe, Ir掺杂MoS_2表面NO吸附能分别为-3.30,-3.17 eV,说明掺杂表面对NO表现出优异的吸附性能；差分电荷密度分析表明，NO分子吸附后，N原子与掺杂原子Fe, Ir的中间出现电荷增加，形成共价键，掺杂原子周围电荷减少；态密度计算结果表明，NO在掺杂TM-MoS_2(TM=Fe, Ir)表面的吸附主要是N原子的2p_y,2p_x与掺杂原子Fe的3d_(xy),3d_(yz),3d_(xz)以及Ir的5d_(xy),5d_(yz),5d_(xz)轨道之间存在较强的相互作用；比较分析解离反应的活化能结果表明，相对贵金属Ir,掺杂廉价的Fe后，NO在Fe-MoS_2比在Ir-MoS_2表面解离的活化能小，且在Fe-MoS_2表面的吸附能与活化能非常接近，仅相差0.08 eV,表明在该体系中NO的吸附与解离存在相互竞争.

关键词

Fe, Ir掺杂 / 单层MoS_2 / 一氧化氮 / 吸附与解离 / 密度泛函理论