Nitrous oxide, N₂O, is known to be an intermediate produced in reduction of NO_x in the three-way catalysis. Catalytic reaction of noble-metal catalyst and NO_x has a good activity. The main byproduct in the reaction process is N₂O. Particularly, decomposition of N₂O, which is just the former process of the production of N₂, is paid much attention. But, the reaction mechanism is not well understood, since the decomposition of N₂O happens in a very short time lesser than the ordinal experimental observation. In the present article, the authors performed the density-functional-theory (DFT) calculation on the adsorption of N₂O on a noble-metal catalyst, Rh(110) surface. Their result indicates existence of two stable adsorbed molecular structures, the tilted structure and the horizontal structure at various coverages. Among the stable structures, the horizontal on-top-site structure oriented along the (001) direction. In the horizontal structure, elongation of the O-N atomic distance and shortening of the O-Rh distance suggest strong bonding between the adsorbed molecule and Rh surface as well as possible decomposition of N₂O through this structure, which is supported by feature of PDOS and ILDOS. In addition to this new finding, some calculations result dissociation of N₂O in the structure optimization starting from the horizontal structure, when the coverage is less than 1/4 ML. As the results, the adsorbed structure takes the horizontal form before the dissociation and we may conclude that lowering the coverage yields high reaction rate.

　 N₂Oは排気ガスに含まれるNO_xの三元触媒還元過程における中間体であることが知られている。貴金属とNO_xの触媒反応はよい触媒活性を示し、その主たる中間物はN₂Oである。特に、N₂が生成される前の段階、つまり吸着したN2Oの解離段階が注目されている。しかし、吸着N₂Oの解離過程は俊敏であるため実験で観測するのが極めて困難であり、その反応機構はあまりわかっていない。今回、紹介する論文で筆者らは、貴金属触媒Rh(110)上に吸着したN₂Oについて DFT（density-functional theory）による数値計算を行った。その結果、安定な２つの吸着分子構造、tilted 構造とhorizontal 構造があるとわかった。その中でもon-top site に吸着したhorizontal構造が安定であった。その構造においてO−N原子間距離が長くなり、O−Rh原子間距離が短くなったことから、またPDOS、ILDOSからもhorizontal 構造の吸着分子がRhとより強く結合していることや、解離の兆候が見られる。 また被覆率が1/4以下のhorizontal構造の中には実際にN₂Oが解離する、という計算結果を得るものもあった。これらより、解離が起こる前にhorizontal構造をとっており、被覆率が小さいと解離過程における十分な反応速度を得られると予想される。

Kokalj.A and Matumoto.T J.Chem.Phys 122, 034708(2005)