|
В данной работе рассматриваются адсорбция водорода на поверхность алюминия, а также условия и вероятность протекания, физико-химические процессы и энергетические переходы, сопровождающие адсорбционные взаимодействия. Предпринята попытка с позиций теории функционала плотности ответить на ряд вопросов, касающихся энергетики адсорбции водорода на поверхность (100) алюминия и геометрической конфигурации молекулярно-кристаллических структур, формирующихся на различных стадиях адсорбционного взаимодействия.
В первой главе приводятся теоретические особенности адсорбции водорода на поверхностях твердых тел. Рассматривается механизм физической и химической адсорбции водорода и физическая суть процессов. В заключение первой главы рассматривается метод функционала плотности и его применение к изучению процессов адсорбции.
Во второй главе рассматривается адсорбция водорода на поверхность металла, процессы, происходящие при последовательном приближении молекулы водорода к поверхности металла и их дальнейшее взаимодействие, энергия, выделяемая при физической адсорбции и хемосорбции,
В главе проанализированы полученные данные, в соответствии с которыми:
1. определена полная энергия рассматриваемой системы;
2. оптимизирована пространственная атомно-молекулярная структура системы алюминий-водород на различных стадиях адсорбции и построены трехмерные модели адсорбционных структур;
3. определена зависимость энергии адсорбции от расстояния молекулы водорода до поверхности алюминия;
4. установлено зависимость межатомного расстояния в молекуле водорода (длины связи) от расстояния до поверхности железа.
Целью данной работы является изучение особенностей адсорбционного взаимодействия водорода с поверхностью (100) алюминия, пространственных структур и энергетических характеристик.
Задачи. Данная дипломная работа преследует несколько задач:
1. рассмотрение закономерностей процесса адсорбции молекул на поверхность твердых тел;
2. рассмотрение различных видов сорбционных взаимодействий (физической и химической адсорбции) и их сравнительная характеристика;
3. рассмотрение практической значимости процесса адсорбции водорода на алюминии;
4. определение пространственной структуры и геометрической конфигурации системы в различных адсорбционных состояниях.
Объектом исследования выступает процесс последовательной адсорбции молекулы водорода на поверхности алюминия.
Предметом исследования являются формы, методы и средства расчета параметров и характеристик системы "алюминий-водород" в процессе адсорбционного взаимодействия.
Актуальность работы. Адсорбционные явления играют важную роль в науке и технике: без их учета и использования сильно затрудняется, а в ряде случаев, и вовсе становится невозможным создание и эффективная эксплуатация многих технических приборов и устройств, в частности электровакуумных систем и приборов микроэлектроники и в этой связи работа является актуальной. Адсорбция водорода на поверхность твердых тел, в частности, на металлы, способна изменять их физические и химические свойства, посредством образования дефектов структуры, что, в конечном итоге, приводит к деформации и даже разрушению детали или конструкции.
Практически вся вселенная более чем на девяносто процентов состоит из водорода, самого простого и элементарного атома. Водород является весьма простым и, в то же время, активным элементом, способным вступать во взаимодействия с различными веществами уже при относительно низких температурах и энергиях. По этой причине исследование процессов взаимодействия водорода с твердыми веществами, несмотря на большое число публикаций проводятся и в настоящее время, а результаты этих исследований находят широкое применение в науке и технике.
Методы исследований. Основной метод исследования, используемый в данной работе, - метод функционала плотности, который базируется на современных программных продуктах, использующих эффективные математические алгоритмы оптимизации параметров многочастичных систем.
В заключение работы посредством анализа полученных структурных моделей делается вывод о закономерностях адсорбции молекулы водорода на поверхность (100) алюминия, специфике и энергетике взаимодействия водорода с алюминием при физической и химической адсорбции характерна для изучаемых процессов.
|
На уровень вверх
Купить