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缺陷对二氧化钛表面氧气吸附、解离的影响
Effect of surface defect on O2 molecule adsorption and dissociation on a TiO2 surface
【Author】 Liangliang Liu;Xiaowei Huang;Xingkai Fu;Zuliang Du;Key Lab for Special Functional Materials of Ministry of Education,Henan Province,Henan University;
【机构】 河南大学特种功能材料教育部实验室;
【摘要】 由于TiO2在不同环境和条件下都具有较高的稳定性,TiO2广泛应用于各个技术领域,包括光催化剂、异相催化剂等。表面吸附的O2分子可以用作电子的捕获剂来增强TiO2的光催化活性。与此同时,氧还原反应对二氧化钛光催化反应速率起到重要的作用,氧还原反应与O2分子的吸附能、解离能垒、和解离O原子的吸附能有关。因此,提高二氧化钛表面的氧还原反应会是一个非常有意义的工作。既然O2分子很难在干净的TiO2表面吸附,那么研究带有缺陷的表面系统与O2分子的相互作用是一个有趣的话题。本研究通过第一性计算表面H原子、亚表面Ti间隙与TiO2表面O2分子之间的相互作用,结果表明这些缺陷有利于O2分子的吸附,同时能够大大降低O2分子解离的能垒,使TiO2表面产生更多的活性O原子,进而增强TiO2表面的氧化活性。
【Abstract】 Because of its abundance and high stability in different environments,TiO2 is widely used in photocatalysis and heterogeneous catalyst.Surface O2 can be used as electron scavengers to enhance the photocatalytic activity,meanwhile,the oxygen reduction reaction(ORR)plays a critical role in photocatalysis,and the ORR strongly depends on the O2 adsorption and dissociation,so it is interesting to study the adsorption and dissociation of O2 molecules on the surface.Since the O2 adsorption on a clean TiO2 surface is hard to happen,effect of surface H atoms and Ti interstitial on O2 adsorption and dissociation is calculated with first principles in this study.The results show that surface H atoms or subsurface Ti interstitial could significantly enhance O2adsorption and reduce the energy barrier of O2 dissociation,producing more active O atoms on Ti O2 surface,which would improve oxidation activity of TiO2 surface.
- 【会议录名称】 中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十分会:纳米体系理论与模拟
- 【会议名称】中国化学会第30届学术年会-第四十分会:纳米体系理论与模拟
- 【会议时间】2016-07-01
- 【会议地点】中国辽宁大连
- 【分类号】TQ134.11
- 【主办单位】中国化学会