Abstract The adsorption and coadsorption of CO and NH species, and the dissociation of HNCO molecule on the flat Rh(001) surface have been investigated using density functional theory (DFT) with GGA-PBE functional. Also, effect of van der Waals (vdW) dispersion correction, in particular the vdW-DF-revPBE variant is studied. The hollow site on the Rh(001) surface is found to be the most energetically stable for NH, while the bridge site is found for the CO as well as HNCO molecule. However, the inclusion of dispersion correction to the PBE changes the order of site preference for the CO while NH site preference remains the same. Also, the inclusion of vdW-DF-revPBE correction reduces the adsorption energy. Furthermore, the Climbing-Image Nudged Elastic Band (CI-NEB) method has been used to determine the minimum energy path for the molecular HNCO dissociation into NH and CO on the Rh(001) surface. We obtain an activation energy of 0.55 eV for the standard PBE, whereas the inclusion of vdW-DF-revPBE dispersion to the PBE functional results in activation energy of 0.51 eV. Our study therefore suggests that the rapid reduction of nitrogen oxide (RAPRENOX), a chemical combustion process designed to remove harmful NO from harmful combustor exhaust, is a high temperature process, if the Rh(001) is used as a reaction surface. Our analysis of electronic structures, in the form of projected density of states and electronic density, unravels the origin of HNCO molecular dissociation on the flat Rh(001) surface.

中文翻译：

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Rh(001) 表面的异氰酸 (HNCO) 解离：带有和不带有色散校正的 DFT 研究

摘要 使用密度泛函理论 (DFT) 和 GGA-PBE 泛函研究了 CO 和 NH 物质的吸附和共吸附，以及 HNCO 分子在平坦的 Rh(001) 表面上的解离。此外，还研究了范德华 (vdW) 色散校正的影响，特别是 vdW-DF-revPBE 变体。发现 Rh(001) 表面上的空心位点对 NH 的能量最稳定，而在 CO 和 HNCO 分子中发现了桥位。然而，对 PBE 的色散校正改变了 CO 站点偏好的顺序，而 NH 站点偏好保持不变。此外，包含 vdW-DF-revPBE 校正降低了吸附能。此外，Climbing-Image Nudged Elastic Band (CI-NEB) 方法已用于确定分子 HNCO 在 Rh(001) 表面解离为 NH 和 CO 的最小能量路径。对于标准 PBE，我们获得了 0.55 eV 的活化能，而将 vdW-DF-revPBE 分散体包含在 PBE 功能中会导致 0.51 eV 的活化能。因此，我们的研究表明，如果使用 Rh(001) 作为反应表面，氮氧化物的快速还原 (RAPRENOX) 是一种旨在从有害燃烧室废气中去除有害 NO 的化学燃烧过程，它是一个高温过程。我们以投影态密度和电子密度的形式对电子结构进行分析，揭示了平面 Rh(001) 表面上 HNCO 分子解离的起源。对于标准 PBE，我们获得了 0.55 eV 的活化能，而将 vdW-DF-revPBE 分散体包含在 PBE 功能中会导致 0.51 eV 的活化能。因此，我们的研究表明，如果使用 Rh(001) 作为反应表面，氮氧化物的快速还原 (RAPRENOX) 是一种旨在从有害燃烧室废气中去除有害 NO 的化学燃烧过程，它是一个高温过程。我们以投影态密度和电子密度的形式对电子结构的分析揭示了平面 Rh(001) 表面上 HNCO 分子解离的起源。对于标准 PBE，我们获得了 0.55 eV 的活化能，而将 vdW-DF-revPBE 分散体包含在 PBE 功能中会导致 0.51 eV 的活化能。因此，我们的研究表明，如果使用 Rh(001) 作为反应表面，氮氧化物的快速还原 (RAPRENOX) 是一种旨在从有害燃烧室废气中去除有害 NO 的化学燃烧过程，它是一个高温过程。我们以投影态密度和电子密度的形式对电子结构的分析揭示了平面 Rh(001) 表面上 HNCO 分子解离的起源。因此，我们的研究表明，如果使用 Rh(001) 作为反应表面，氮氧化物的快速还原 (RAPRENOX) 是一种旨在从有害燃烧室废气中去除有害 NO 的化学燃烧过程，它是一个高温过程。我们以投影态密度和电子密度的形式对电子结构的分析揭示了平面 Rh(001) 表面上 HNCO 分子解离的起源。因此，我们的研究表明，如果使用 Rh(001) 作为反应表面，氮氧化物的快速还原 (RAPRENOX) 是一种旨在从有害燃烧室废气中去除有害 NO 的化学燃烧过程，它是一个高温过程。我们以投影态密度和电子密度的形式对电子结构的分析揭示了平面 Rh(001) 表面上 HNCO 分子解离的起源。