Моделирование адсорбции простых газов на поверхности переходных металлов (Обзор)

Abstract

Представлены результаты по моделированию адсорбции газов на поверхности переходных металлов. Основное внимание уделяется адсорбции водорода на поверхности (110) W и Мо, структурам и кинетике адсорбции кислорода и СО на поверхности Pt(111) и каталитической реакции окисления СО. Выбор этих систем обусловлен не только практической важностью и фундаментальным интересом, но и тем, что для них, с помощью метода Монте-Карло, удалось достигнуть существенного прогресса в понимании процессов адсорбции и формирования структур пленок. Одним из главных условий при моделировании формирования структур адсорбированных пленок является адекватный учет латерального взаимодействия между адсорбированными молекулами, которое включает в себя как прямое взаимодействие (электростатическое и обменное), так и непрямое (через электроны подложки). Так, именно правильное описание латерального взаимодействия при моделировании позволило объяснить механизм формирования структур пленок СО на платине. В то же время сложность взаимодействия между адсорбированными атомами является причиной отсутствия, на сегодняшний день, непротиворечивой модели формирования структуры кислорода на поверхности платины. Можно надеяться, что в скором времени эта задача будет решена, что откроет перспективы и для усовершенствования модели каталитической реакции окисления СО.

Представлено результати по моделюванню адсорбції газів на поверхні перехідних металів. Головну увагу приділено адсорбції водню на поверхні (110) W та Mo, структурам та кінетиці адсорбції кисню та СО на поверхні Pt(111) та каталітичній реакції окислення СО. Вибір цих систем обумовлено не тільки практичною важливістю та фундаментальним інтересом, але й тим, що для них, за допомогою методу Монте-Карло, вдалося досягти суттєвого прогресу в розум інні процесів адсорбції та формуванні структур плівок. Однією з головних умов при моделюванн і формування структур адсорбованих плівок є адекватне врахування опису латеральної взаємодії між адсорбованими молекулами, яке включає як пряму взаємодію (електростатичну та обмінну), так і непряму (через електрони підкладинки). Так, саме правильне врахування опису латеральної взаємодії при моделюванні дозволило пояснити механізм формування структур плiвок СО на платині. В той же час складність взаємодії між адсорбованими атомами є причиною відсутності, на сьогоднішній день, несуперечливої моделі формування структури кисню на поверхні платини. Можна сподіватись, що найближчим часом цю задачу буде вирішено, що відкриє перспективи й для удосконалення моделі каталітичної реакції окислення СО.

The results of simulation of gas adsorption on transition metal surfaces are presented. The emphasis is on the hydrogen adsorption on the (110) W and Mo surfaces, the structures and adsorption kinetics of oxygen and CO on the Pt(111) surface and the catalytic CO oxidation. Such a choice is predetermined not only by practical importance and fundamental interest, but also by a significant gain in the understanding of adsorption processes and formation of the film structures achieved by means of the Monte Carlo simulation. One of the main aspects in the modeling is an adequate account of lateral interaction of adsorbed particles, which includes both direct (electrostatic and exchange) and indirect (through substrate electrons) interactions. In particular, the proper account of the lateral interaction has allowed for explanation of the mechanism of the CO structures on the Pt surface. At the same time, the complexity of the interaction between adsorbed atoms is responsible for the absence of any reasonable model of the forming of the oxygen structure on the platinum surface. It is hoped that in the short run this problem will be solved, thus opening the way for the creation of more sophisticated model of the catalytic reaction of CO oxidation.