BeO (001)和(100)表面的水吸附与解离
化学物理
2007-05-23 v1
摘要
羟基化BeO表面上水吸附等温线的平台表明羟基化(100)和(001)表面结构和反应性之间存在显著差异。密度泛函理论的结构和能量阐明了这些差异。使用弛豫表面能,Wulff构造产生了一个棱柱晶体形状,暴露了长的(100)侧面和更小的(001)面。这与铍金属氧化时观察到的BeO棱柱一致。在任一表面的优选吸附几何中,水氧原子与单个表面铍离子结合。在铍原子暴露更大的表面上,即稳定性较差的(001)表面,水氧/铍键合更强。水/铍配位促进了水的解离。在(001)表面上,解离产物是一个桥接两个铍离子的氢氧化物和一个具有一些表面电荷耗尽的金属配位氢化物。在(100)表面上,水解离成一个与Be原子配位的氢氧化物和一个与表面氧配位的质子,但(100)表面上能量最低的水状态是未解离的金属配位水。(100)完全羟基化表面结构具有氢键网络,促进了网络内的快速质子穿梭。相应的(001)羟基化表面相当开放,缺乏内部氢键。这支持了先前对水吸附等温线台阶的实验解释。此外,当(100)表面加热到1000 K时,氢氧化物和质子结合,水脱附。更开放的(001)羟基化表面在1000 K下是稳定的。这与加热到973 K时等温线台阶的实验消失一致。
引用
@article{arxiv.physics/0701269,
title = {Water adsorption and dissociation on BeO (001) and (100) surfaces},
author = {Maria A. Gomez and Lawrence R. Pratt and Joel D. Kress and D. Asthagiri},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0701269},
year = {2007}
}
备注
21 pages, 2 table, 5 figures