[发明专利]表征催化材料和/或吸附质的方法

说明书

本发明涉及催化材料设计与开发领域，公开了一种表征催化材料和/或吸附质的方法。该方法包括：(1)构建至少一个催化材料表面模型和至少一个吸附质模型，优化并得到达到吸附前能量收敛标准的催化材料表面模型与吸附质模型并分别计算其结构能量；(2)构建吸附模型并分析吸附模型的吸附能、催化材料和/或吸附质的态密度图和吸附模型的差分电荷密度图。本发明从微观层面出发研究催化材料表面的电子、几何结构与宏观性能之间的关系，探索不同吸附质在各类催化材料表面的吸附变化规律，以此丰富催化材料的理论体系研究，同时为新型催化材料的开发提供支持。

技术领域

本发明涉及催化材料设计与开发研究领域，具体涉及一种表征催化材料和/或吸附质的方法。

背景技术

催化材料一直在炼油、石油化工和有机合成中占有极其重要的地位，而催化材料的表面性质对其催化性能有着至关重要的作用。尽管当前的实验表征方法和测试手段已经有了长足的发展，但其往往只能从碎片化的信息归纳总结出一些理论，而无法良好地建立起催化材料表面微观组成结构与其宏观性质的科学联系。

随着计算科学的高速发展，密度泛函理论(Density function theory，DFT)在催化材料结构与性能的研究中发挥着愈来愈重要的作用，因此如何从分子、原子甚至电子层面来详细研究催化材料的微观性质以及吸附质与其表面的相互作用机理，来解释实验机理、指导实验以及将两者结合起来是当前催化材料的设计与开发研究领域一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法良好地建立起催化材料表面微观组成结构与其宏观性质的科学联系，提供了一种表征催化材料和/或吸附质的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种表征催化材料和/或吸附质的方法，该方法包括：

(1)构建至少一个催化材料表面模型和至少一个吸附质模型，并基于密度泛函理论选取交换关联函数和对应的赝势，优化并获得达到能量收敛标准的催化材料表面模型与吸附质模型和其对应的结构能量；

(2)实施(2-1)、(2-2)和(2-3)中的至少一个步骤：

(2-1)分析吸附模型的吸附能：采用催化材料表面模型和吸附质模型构建吸附质吸附在催化材料表面模型不同吸附位的多个吸附模型，计算并获得达到能量收敛标准的吸附模型和其对应的结构能量，利用界面吸附能公式得到各个吸附模型的吸附能；

(2-2)对步骤(1)选出的催化材料表面模型和/或吸附质模型进行电荷密度计算并进一步获得态密度，然后绘制催化材料和/或吸附质的态密度图；

(2-3)对步骤(1)选出的催化材料表面模型与吸附质模型以及步骤(2-1)中选出的吸附模型进行电荷密度计算，利用差分电荷密度公式处理得到吸附模型的差分电荷密度图。

本发明能够从微观层面出发研究催化材料表面的电子、几何结构与宏观性能之间的关系，探索不同吸附质在各类催化材料表面的吸附变化规律，以此丰富催化材料的理论体系研究，同时为新型催化材料的开发提供支持。

而且，采用本发明的表征方法能够快速的得到吸附模型的吸附能、催化材料和/或吸附质的态密度图和吸附模型的差分电荷密度图的理论计算结果，并且理论计算的结果能够得到实验支持，因此可以得到与催化材料结合力强弱不同的吸附质或催化材料，从而可以用来筛选最适合反应体系的催化材料和/或吸附质。

附图说明

图1为本发明实施例1中C₂H₄分子吸附于Pd(111)、PdAg₃(111)表面的最优吸附构型图及相对应的吸附能；

图2为本发明实施例1中Pd与PdAg₃的C₂H₄程序升温脱附测试图；