We performed the DFT calculations to study the characteristic of noble metal adsorption on ZrxCe1-xO2 mixed oxide solid solutions. We analyzed the tendency of noble metal(Pt, Pd) adsorption and surface deformation(distortion) of each composition system. We found that noble adatoms prefer to adsorbed near the terminated O atom(M-Obridge / Otop / Ohollow). Pt and Rh show much stronger adsorption with supported surface than does of Pd. But, considering the surface deformation; surface relaxation energy of Pt is larger than one of Rh, that is, Pt has a much stronger effective adsorption energy than one of Rh.
Also, we compared ZrxCe1-xO2 mixed oxide solids olutions (x=0, 0.25, 0.50, 0.635, 0.75, 1) so as to investigate the effect of dopant Cerium. Ce4+/Ce3+ couples, oxygen storage capacity(OSC), which influence electronic charge of system, ZrO2-CeO2 mixed solid solution system exhibited better thermodynamic properties than pure ZrO2. And, Zr0.63Ce0.27O2 mixed oxide system exhibits the strongest effective adsorption and structural distortion.
DFT 계산을 통해 zirconia-ceria 복합 기판에서의 귀금속 흡착 거동을 살펴보았다. 귀금속(Pt, Pd)는 지지체 흡착과정에서 지지체를 변형(deformation)시키며, 지지체의 terminated O 원자 주변으로 흡착하는 경향성을 보였으며, Pt가 Pd 보다 더 강하게 흡착을, 변형도 많이 시키는 것을 알 수 있었다.
이를 통해 지지체의 변형이 촉매의 수명을 단축시키는 뭉침(agglomeration)현상을 억제시켜 줄 수 있을 것이라 생각하고, 변형이 많이되었던 지지체와 적게 되었던 지지체간의 귀금속 표면에서의 migration energy barrier를 계산해보았다.
지지체 변형이 가장 컸던 Zr0.625Ce0.275O2 지지체가 energy barrier가 가장 높았고, 변형이 적었던 Zr0.25Ce0.75O2 지지체가 가장 낮았기 때문에, Zr0.625Ce0.275O2 지지체에서의 귀금속 촉매 반응의 뭉침현상이 가장 적을 것으로 제안한다.
