CO+NOt(100)反应扩散系统复杂动力学行为研究.pdf

宁波大学硕士学位论文
CO+NO/Pt(100)反应扩散系统复杂动力学行为研究

摘要

近年来,表面催化反应系统振荡动力学的研究越来越受到人们的重视。这
些反应系统动力学行为的复杂性不仅来自复杂的基元反应过程,而且会受到反
应表面的各种复杂的物理化学过程,包括反应物种在表面的吸附、脱附、分
解、扩散以及表面基底物质可能发生的各种结构变化等影响。本文应用 Monte
Carlo 模拟方法,系统地研究了 CO+NO/Pt(100)反应系统的振荡动力学行为。
,由于表面原子不同相之间存在密度差而诱发的活性缺
陷会对系统的动力学行为产生影响。我们假设这种缺陷只能存在于 hex 相,并且
可以加速 NO 的分解过程。模拟结果表明:随着反应的进行,表面缺陷数目逐渐
增加,系统的动力学行为将由原先的持续振荡变为衰减的振荡。同时发现,在
振荡初期,NO 的分解过程主要发生在 1×1 相,但随着反应的进行,活性缺陷的
数目不断增加,hex 相中的 NO 分解速度增大,对反应过程的影响也逐渐增大。
而在衰减振荡末期,CO2 的产率接近最大值。这些结果很好地说明了以前的一些
实验现象。
。
我们假设这些杂质随机均匀分布在反应基底表面。研究表明:随着表面杂质的
增加,表面重构的 1×1 相将被分割成许多小的孤立的反应区域,局域振子之间
的空间关联性减弱,系统由持续的振荡迅速变为衰减的振荡。当这些杂质的数
量足够大时,系统的振荡过程将被完全抑止。但是,提高 CO 和 NO 的扩散速
率,系统将重新恢复到连续振荡的反应状态。
,不同反应路径对体系动力学行为也会产生重
要的影响。我们根据氮原子参与的不同的反应步骤和不同的反应速率,对此系
统进行了进一步研究。结果表明:氮原子参与的化学反应如果有助于 NO 的分解
和氧原子的产生,则反应路径对体系的振荡行为没有明显的影响,反之,影响
显著。
关键词:CO,NO,多相催化反应,表面缺陷,Monte Carlo 模拟
I
宁波大学硕士学位论文
Complicated dynamical behaviors in the CO+NO/Pt(100)
reaction diffusion system
Abstract

Recently, the investigation of plicated dynamical behaviors in the surface catalytic
reaction systems has received much more attention. plexity of these reaction system
comes from not plicated elementary reaction steps but also the influence of all kinds of
complicated physical chemistry processes in surface, such as adsorbtion, desorption,
position, diffusion and structure change of the surface substrate. We have investigated the
oscillatory behaviors systematically in the CO+NO/Pt(100) system by means of Monte Carlo
simulation.
1. The surface structural defects resulted from the restructuring process may take an
important influence on the dynamical behaviors. It is assumed that the active defects only exist in
the hexagonal (hex) phase and can accelerate the position of the adsorbed NO. The
simulation results show that the persistent oscillation can change into a damped one when the
fraction of the defects increases. M