摘要：程序升温脱附谱技术能定量识别表面物种和测量脱附动力学,因此被广泛应用于多相催化和表面科学研究.对于高效率和高质量的程序升温脱附谱实验而言,减小吸附过程中的气载并在不破坏超高真空条件下完成样品更换以及实现对样品全方位的温度控制是至关重要的.然而,现有的表面科学程序升温脱附谱装置通常无法同时满足这些条件。鉴于此,本文搭建了一台可实现小气载进样、快速换样以及全面温控的程序升温脱附谱装置。使用自动控制的基于微毛细管阵列的溢流分子束给样器,制备分子吸附的表面,让气体的进样更加精准并大幅减小了气载。借助液氮传输线并优化样品台处的热接触和热偶连接方式,使得这台程序升温脱附谱装置同时具备了快速换样、精准测温、快速降温以及稳定线性升温等功能。通过测量水从高定向热解石墨和TiO_(2)(110)表面的脱附特征以及甲氧基阴离子在TiO_(2)(110)表面的光催化氧化反应,证实了该程序升温脱附谱装置在测量脱附动力学参数、定量识别表面吸附物种和吸附位点以及分析表面光化学反应等方面的性能,本工作将为研究人员设计高效率和高质量的程序升温脱附谱装置提供宝贵的经验和思路。

摘要：氢气活化在过渡金属氧化物催化的加氢反应中起到至关重要的作用.二氧化铈(CeO_(2))表面上氢气如何活化是乙炔加氢反应中的重要科学问题.本文利用密度泛函理论计算(DFT)的方法,系统研究了化学计量及有氧缺陷的CeO_(2)(111)、(110)和(100)表面上氢气活化机理.氢气在化学计量的CeO_(2)表面解离时仅形成羟基,而氧空位的存在可以有效促进氢气活化.CeO_(2-x)(111)和(100)缺陷表面上H^(+)和H^(-)物种可以共存,而在CeO_(2-x)(110)缺陷表面上只能观察到H^(+)物种.化学计量及有氧缺陷的CeO_(2)表面上氢气活化的结构敏感性与H^(+)和H^(-)吸附能有关,并由氧空位形成能以及Ce、O离子的电荷分布决定.该理论工作深入理解了二氧化铈基催化剂上氢气活化过程,为优化和设计高效加氢催化剂提供了理论支撑.

摘要：合金材料因其丰富可调的几何结构和电子性质,在催化和材料科学领域得到了广泛的应用.其中合金形成能作为一个重要的物理量,对合金材料的形成和催化活性有重要影响.近年来,随着人工智能和数据库的发展,利用机器学习的方法研究和设计新的材料成为新的研究焦点.基于此,通过人工智能的多任务压缩感知算法,结合AB2合金形成能数据库展开了合金形成能描述符和预测研究.首先建立了相应合金形成能的通用描述符,并展开了特征敏感性分析,揭示出合金材料组分的电子性质和几何性质的影响及其相互依赖关系.研究结果显示,该描述符的预测误差低于8.10 kJ·mol^(-1),具有清晰的物理可阐述性,并预测了大量未知合金材料的形成能.