面向拓扑绝缘体衬底上负载催化剂的理性设计
计算物理
2015-09-09 v1 介观与纳米尺度物理
化学物理
摘要
拓扑绝缘体（TIs）奇异且稳健的金属表面态有望为新颖表面化学与催化提供有前景的平台。然而，TIs 如何影响催化剂的活性仍是一个前所未有的领域。本工作中，我们研究了拓扑表面态（TSSs）对负载于 TI Bi2Se3 衬底上的过渡金属团簇（Au、Ag、Cu、Pt 和 Pd）活性的影响。研究发现，由于 TSSs，氧在负载催化剂上的吸附能总是增强。然而，这并不一定意味着催化氧化反应活性的提高。相反，存在 TSSs 时增强的吸附行为表现出双重效应，由这些催化剂与氧的固有反应活性决定。对于 Au 的情况，催化氧化活性可得到改善，因为 Au 与 O 的固有结合相对较弱。相反，对于 Pt 和 Pd 团簇观察到负效应，因为 Pt 和 Pd 与氧的固有结合过强。我们还发现 TSSs 对析氢反应（HER）活性的影响非常相似，即原本反应活性较弱的金属可从 TSSs 获得正效应。本工作可为使用 TIs 作为衬底时更理性的催化剂设计与选择铺平道路。
引用
@article{arxiv.1509.02484,
title = {Towards rational design of catalysts supported on a topological insulator substrate},
author = {Jianping Xiao and Liangzhi Kou and Chi-Yung Yam and Thomas Frauenheim and Binghai Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.02484},
year = {2015}
}
备注
submitted to ACS, 4 figures