覆盖金的三维拓扑绝缘体表面态促进CO氧化
材料科学
2013-05-29 v1 化学物理
摘要
表面态是指固体材料在表面终止时出现的电子态，可存在于许多系统中。尽管表面态在空间上靠近材料表面，但由于其对局部杂质或缺陷的脆弱性，它们在表面催化基本原理的理解和潜在的实际应用中很大程度上被忽视了。相比之下，最近发现的三维拓扑绝缘体（3DTI）具有异常稳健的金属表面态，这些表面态受到拓扑保护，免受表面污染和不完美性的影响。稳健的拓扑表面态（TSS）为在较宽松的环境中探索表面态的新颖物理现象和潜在应用提供了一个完美的平台。本文采用第一性原理密度泛函理论，证明TSS可以通过作为有效的电子库在促进表面反应中发挥关键且精妙的作用。我们以覆盖金的Bi2Se3上的CO氧化为原型示例，首先表明当稳定的超薄Au薄膜沉积在Bi终止的Bi2Se3衬底上时，TSS得以保留。此外，TSS通过促进不同方向的电子转移，可以显著增强CO和O2分子的吸附能。对于CO，TSS接受来自CO-Au系统的电子，从而减少了CO反键态的不良占据。对于O2，TSS提供所需的电子以促进分子走向解离吸附。本研究为3DTI的技术潜力增添了新领域，此处揭示的TSS作为电子库的核心概念可能会带来超越传统多相催化d带理论的新设计原则。
引用
@article{arxiv.1104.1467,
title = {CO Oxidation Facilitated by Robust Surface States on Au-Covered Topological Insulators},
author = {Hua Chen and Wenguang Zhu and Di Xiao and Zhenyu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1104.1467},
year = {2013}
}
备注
3 figures