第一性原理方法探讨氮气在UO2(111)表面的吸附行为

材料导报, 2015, 29(20): 140-143. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2015.20.029

第一性原理方法探讨氮气在UO2(111)表面的吸附行为

聂锦兰 ^1, , 敖蕾 ^2, , 刘柯钊 ^3, , 黄河 ^4,

1.电子科技大学物理电子学院,成都,610054

2.电子科技大学物理电子学院,成都,610054

3.表面物理与化学重点实验室,绵阳,621907

4.表面物理与化学重点实验室,绵阳,621907

基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(ZYGX2011J038) 国家自然科学基金(51201026)

关键词：第一性原理 , 二氧化铀 , 腐蚀防护 , 表面吸附

First-principles Study of Nitrogen Adsorption on UO2 (111) Surface

Keywords： first-principles , uranium dioxide , corrosion resistance , surface adsorption

采用第一性原理计算模拟方法对氮气分子及原子在UO2(111)表面的吸附行为进行了系统的研究.计算结果表明,N2在UO2(111)表面倾向于以分子吸附的形式存在,其最稳定的吸附构型为分子中心位于氧原子项部或三重洞位的情形.两种构型下的N-N键的两端均指向相邻的另外两个高对称吸附位置.对于氮原子的表面吸附,发现其位于第二子层的铀原子的上方时最为稳定,吸附能为-4.792 eV,为较强的化学吸附.而对次表面吸附的考察发现,氮原予嵌入最外氧原子层时的稳定性高于表面上吸附的情形.态密度分析表明,对于氮原子吸附,N 2p与U 5f电子态在费米能级附近有非常明显的轨道杂化,表明氮原子主要与铀原子发生了化学作用,N-U键存在共价成分.

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First-principles Study of Nitrogen Adsorption on UO2 (111) Surface

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