| 摘 要： | 利用经典分子动力学对锐钛矿型TiO_2(101)/(001)羟基化表面与水分子的相互作用进行模拟计算,分析得到表面羟基对TiO_2-H_2O界面性质的影响.首先,通过TiO_2表面钛、氧原子与水中氧、氢原子间的径向分布函数及键长验证得到,所建羟基化TiO_2(101)/(001)模型和力场能够很好地模拟TiO_2-水体系的结构和相关特性.由分子动力学快照图可知,TiO_2表面的O_(2c)吸附位在羟基化前后不发生改变,而完整表面原有的Ti_(5c)吸附位被表面羟基中的氢原子取代.羟基化表面的水分子以氢键作用吸附于TiO_2表面引起界面电荷转移,根据水分子密度分布可知TiO_2-H_2O界面形成内亥姆霍兹层、外亥姆霍兹层和体相3个分层结构.与完整表面比较,羟基使TiO_2(101)表面内、外亥姆霍兹层均变窄,而TiO_2(001)表面仅内亥姆霍兹层变窄.对水分子的扩散性质和平均速度分布进行分析,相对于TiO_2(101)羟基表面,TiO_2(001)羟基表面结构更有利于水分子沿表面法线方向移动.最后,由水的电荷密度分布函数得到,表面羟基使得TiO_2(101)和(001)表面的电荷波动加剧,正、负电荷密度分布极值的绝对值明显增加.
|
