评估铈氧化物表面吸附 CO 的振动频率：基于 SCAN 和 r2SCAN 功能的研究
材料科学
2025-06-17 v1 化学物理
摘要
铈基催化剂表面吸附的二氧化碳（CO）的振动频率，可作为识别表面暴露晶面 facets 的灵敏探针，前提是存在良好定义的单晶表面的实验参考数据以及可靠的理论赋值。先前的研究表明，使用 HSE06 功能的混合密度泰函 (DFT) 方法与实验观察结果一致良好，而广义梯度近似 (GGA) 采用 PBE+U 则不行。本文通过将 SCAN 和 r2SCAN meta-GGA 功能与 HSE06 对比，评估了不同交换关联函数在预测铈氧化物表面 CO 振动频率中的性能。meta-GGA 功能对氧化态 CeO2(111) 和 CeO2(110) 表面未提供显著改进，无法在还原表面局域化多余电荷。加入 Hubbard U 项后可改善电荷局域化，但预测的振动频率仍不达到 HSE06 的准确性。这些局限性归因于 meta-GGA 无法充分捕捉面 facet 和构象特定的捐献与反捐献效应，这些效应影响 CO 吸附时的 C-O 键长和 CO 力常数。尽管平面波基组下使用时计算成本更高，混合 DFT 仍是对实验结果进行准确解释的必不可少的工具。
引用
@article{arxiv.2506.12931,
title = {Assessing Vibrational Frequencies of CO Adsorbed on Cerium Oxide Surfaces Using SCAN and r2SCAN Functionals},
author = {Alexander Contreras-Payares and Pablo G. Lustemberg and M. Verónica Ganduglia-Pirovano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12931},
year = {2025}
}