Adatom surface diffusion of catalytic metals on the anatase TiO2(101) surface

文献情報

出版日 2017-01-18
DOI 10.1039/C6CP08789B
インパクトファクター 3.676
著者

Afnan Alghannam, Christopher L. Muhich


原文を見る

要旨

Titanium oxide is often decorated with metal nano-particles and either serves as a catalyst support or enables photocatalytic activity. The activity of these systems degrades over time due to catalytic particle agglomeration and growth by Ostwald ripening where adatoms dissociate from metal particles, diffuse across the surface and add to other metal particles. In this work, we use density functional theory calculations to study the diffusion mechanisms of select group VIII and 1B late-transition metal adatoms commonly used in catalysis and photocatalysis (Au, Ag, Cu, Pt, Rh, Ni, Co and Fe) on the anatase TiO2(101) surface. All metal adatoms preferentially occupy the bridge site between two 2-fold-coordinated oxygen anions (O2c). Surface migration was investigated by calculating the minimum energy pathway from one bridge site to another along three pathways: two in the [010] direction along a row of surface O2c anions and one in the [10] direction between two rows of surface O2c anions. For all adatoms, migration along the [010] direction is favored over migration along the [10] direction due to closer packing of the atoms in the [010] direction and therefore stronger adatom–surface interactions. As the adatom hops along the [010] direction, it preferentially moves through a metastable OTiO structure in which the adatom partially embeds itself within the surface, with the exception of Au, which remains above the surface. The adatoms migrate with relative activation energies of: Au (0.24 eV) < Ag (0.48 eV) < Rh (0.60 eV) < Co (0.78 eV) < Pt (0.84 eV) < Ni (0.86 eV) < Cu (1.23 eV) < Fe (1.79 eV) along the favored pathway. This preference arises from the strength of adatom–surface bonding and the electronegativity difference between the metal adatom and the TiO2 surface. We found a linear correlation between the binding energy/electronegativity and the activation energy for hopping where stronger binding energies and more oxidized adatoms have higher activation energies for adatom migration. The linear correlation developed in this work enables rapid estimations of the hopping rates of other transition metal adatoms across the TiO2 surface.

関連文献

Modelling proton tunnelling in the adenine–thymine base pair

A. D. Godbeer, J. S. Al-Khalili, P. D. Stevenson

2015-04-20 Paper

DOI: 10.1039/C5CP00472A

Competitive excited-state single or double proton transfer mechanisms for bis-2,5-(2-benzoxazolyl)-hydroquinone and its derivatives

Jinfeng Zhao, Junsheng Chen, Jianyong Liu, Mark R. Hoffmann

2015-03-24 Paper

DOI: 10.1039/C4CP05651E

A molecular dynamics study of guest–host hydrogen bonding in alcohol clathrate hydrates

Masaki Hiratsuka, Ryo Ohmura, Amadeu K. Sum, Saman Alavi, Kenji Yasuoka

2015-03-25 Paper

DOI: 10.1039/C4CP05732E

Three-dimensional sp2-hybridized carbons consisting of orthogonal nanoribbons of graphene and net C

Meng Hu, Xu Dong, Bingchao Yang, Bo Xu, Dongli Yu, Julong He

2015-04-16 Paper

DOI: 10.1039/C5CP01621E

Dynamics and mechanisms of DNA repair by photolyase

Zheyun Liu, Lijuan Wang, Dongping Zhong

2015-03-26 Perspective

DOI: 10.1039/C4CP05286B

A study of the mechanism of fluoride adsorption from aqueous solutions onto Fe-impregnated chitosan

Jing Zhang, Nan Chen, Zheng Tang, Yang Yu, Qili Hu, Chuanping Feng

2015-04-02 Paper

DOI: 10.1039/C5CP00817D

Robust SiO2-modified CoFe2O4 hollow nanofibers with flexible room temperature magnetic performance

Panpan Jing, Lining Pan, Jinlu Du, Jianbo Wang, Qingfang Liu

2015-04-17 Paper

DOI: 10.1039/C5CP01228G

In silico prediction of MOFs with high deliverable capacity or internal surface area

Yi Bao, Richard L. Martin, Maciej Haranczyk

2015-02-19 Paper

DOI: 10.1039/C5CP00002E

Tinene: a two-dimensional Dirac material with a 72 meV band gap

Bo Cai, Shengli Zhang, Ziyu Hu, Yonghong Hu, Yousheng Zou, Haibo Zeng

2015-03-24 Paper

DOI: 10.1039/C5CP00563A

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンの主な用途は何ですか?

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンは、主に医薬品および農薬の製造に使用されます。また、合成化学の一部として研究用材料としても利用されます。

41608-73-52-Methoxy-4-(methyls...
化合物よくある質問

4-溴甲基-3-甲氧基苯甲酸は安全ですか?

安全ではありません。触覚や吸入に注意が必要で、適切な防護具を使用してください。

118684-13-24-(Bromomethyl)-3-me...
化合物よくある質問

4,6-二氯-N-甲基ピラミジンアミンの代替品はありますか?

代替品としては、4,6-二クロロピラミジンアミンや他のピラミジン系化合物が考えられます。ただし、目的と用途によって最適な代替品は異なります。

10397-15-64,6-Dichloro-N-methy...
化合物よくある質問

6-氯-4-甲基-1H-吲哚を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-氯-4-甲基-1H-吲哚の廃棄物は、適切な容器に収集し、密閉して保管します。温度は常温、湿度は低く、直射日光を避けて保管することを推奨します。廃棄処理は専門...

885520-84-36-chloro-4-methyl-1H...
化合物よくある質問

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドについて「に適用される法規ガイドラインは何ですか」

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドのCAS番号は207974-08-1です。この化合物はGHS分類で毒性物質と有害な反応物質として分類されます...

207974-08-1[2-Fluoro-4-(trifluo...
化合物よくある質問

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸はどのように保存すればよいですか?

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸は、室温で暗所に保管し、乾燥した環境で保存することを推奨します。容器は密閉性の...

19811-64-44-Nitrophenyl N-[(be...
化合物よくある質問

イソデスロラタドリンの代替品はありますか?

イソデスロラタドリンの代替品としては、デスロラタドリンや他の抗ヒスタミン薬が挙げられます。具体的には、デスロラタドリン、ラセカミド、フェルタドリンなどが、症状や...

183198-49-4Iso Desloratadine
化合物よくある質問

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐はどのように合成されますか?

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐の一般的な合成方法は、メタノール中で5-メトキシ-1,2,3,4-四ヒュドロイソキシンを塩酸で塩化します。この反応で...

103030-69-95-Methoxy-1,2,3,4-te...
化合物よくある質問

4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸についての法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号6471-78-9の4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸は、GHS分類では corrosive(腐食性)と識別されます。EUのREAC...

6471-78-94-Amino-5-Methoxy-2-...
化合物よくある質問

甲基孕酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

甲基孕酮の取り扱いは、PPE(個人保護具)の使用が必要な重要な安全事項を伴います。防塵マスク、ゴーグル、手袋を着用することが推奨されます。ドラフトチャンバーを使...

204063-33-22-[(Diphenylmethyl)a...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。