针铁矿表面 Fe(II) 吸附与氧化的密度泛函理论研究
材料科学
2009-04-15 v1
摘要
我们利用密度泛函理论计算研究了 Fe(II) 水合络合物与针铁矿 (alpha-FeOOH) 表面之间的相互作用，其中包括对交换关联泛函的所谓 Hubbard U 修正。利用热力学方法，我们发现与水溶液接触的 (110) 和 (021) 表面几乎同等稳定，尽管针铁矿晶体明显的针状形态表明这两个晶面具有显著不同的反应性。因此我们认为，晶体各向异性可能源于不同的生长速率，这是由于水合离子在 (021) 面上的吸附几乎无势垒，而在 (110) 面上则不然。没有发现明确的证据表明吸附的 Fe(II) 六水合络合物向无缺陷的针铁矿基底发生自发电子转移。因此推断，晶体缺陷在协助最近实验研究中观察到的此类电子转移过程中发挥了重要作用。最后，观察到针铁矿表面在与分子氧反应时增强了吸附的水合 Fe(II) 的部分氧化。我们提出，这种催化氧化效应源于体相氧化物通过锚定 Fe(II) 络合物于表面的共享羟基配体向氧化剂的电子电荷捐赠。
引用
@article{arxiv.0904.2111,
title = {Density functional theory study of Fe(II) adsorption and oxidation on goethite surfaces},
author = {Benedict Russell and Mike C. Payne and Lucio Colombi Ciacchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0904.2111},
year = {2009}
}