锐钛矿 TiO$_2$(101) 表面水单分子层的结构
材料科学
2016-07-28 v1
摘要
二氧化钛 (TiO) 因其进行光催化水分解的能力，在人工光合作用的研究中起着核心作用。尽管在该领域进行了四十多年的密集研究，但对于技术相关的锐钛矿 TiO(101) 表面上第一层水单分子层的性质仍存在一些争议。在这项工作中，我们利用第一性原理计算逆向工程了 [Walle et al., J. Phys. Chem. C 115, 9545 (2011)] 中测量的该表面高分辨率 X 射线光电子能谱，并发现了支持第一单分子层中存在解离水和分子水混合物的证据。通过使用半局域和杂化泛函计算，我们通过表明水分解的能量成本可通过形成氢键结合的羟基 - 水复合物而降低，从而修正了对吸附能量学的当前理解。我们还表明，这种复合物可以解释高分辨率扫描隧道显微镜实验中观察到的一种异常超结构。
引用
@article{arxiv.1607.07992,
title = {Structure of a Water Monolayer on the Anatase TiO$_2$(101) Surface},
author = {Christopher E. Patrick and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.07992},
year = {2016}
}
备注
11 pages, 9 figures. Published in Phys. Rev. Appl. by the American Physical Society (2014)