TiO${}_2$光解离机制与无计算设计原理
计算物理
2025-03-06 v1 化学物理
摘要
光催化反应常表现出快速动力学和高产品选择性，这些特征虽理想但在热力学驱动的过程中难以同时实现。然而，由于难以对光激发态下的催化剂进行真实建模，光驱动机制仍鲜为人知。本文应用Many-Body扰动理论（MBPT）计算，以研究原型光催化反应——从 rutile TiO（110）表面解离质子为例。我们的计算结果揭示，光激发后解离过程呈现定性不同，解离能降低超过50%，并出现能垒。我们基于Fano理论提出可推广的模型，解释了质子从表面脱离时为何出现激子效应的异常增大。我们的模型还揭示了相关电离能对激发态势能曲线形状的影响。这些结果无法被常规约束密度泛函理论定性捕获，凸显了当代基于第一性原理的MBPT计算在光催化反应设计中的独特价值。
引用
@article{arxiv.2503.03136,
title = {Ab Initio Mechanisms and Design Principles for Photodesorption from TiO${}_2$},
author = {Aaron R. Altman and Felipe H. da Jornada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03136},
year = {2025}
}
备注
47 pages, 11 figures