单原子Co修饰TiO2(101)面的结构和析氢性能的第一性原理研究

摘要：

通过基于密度泛函理论(DFT) +U的第一性原理方法研究了单原子Co在TiO2(101)面的掺杂位置和方式、几何结构和整体能量以及掺杂后产物的制氢反应机制,得到了稳定且易出现的单原子修饰结构,即单原子Co吸附在4个O组成的表面空隙的中心位,记为Co/TiO2(101).进一步对Co/TiO2(101)的析氢反应过程和性能进行研究,确定了当且仅当TiO2(101)面完成表面羟基化反应后,H原子全覆盖的TiO2(101)表面才能进行后续的析氢反应;此时单原子Co是唯一的反应位点,整体的制氢反应自由能△GH*比Co(111)面更加趋近于0,显示出其具有远优于金属Co的催化性能.此外,Co和TiO2间的电荷转移和相互作用使TiO2带隙出现新的掺杂能级,可带来作为光催化基材的TiO2光吸收性能的改善.

关键词：单原子Co、TiO2(101)表面、制氢反应、第一性原理研究

所属期刊栏目：45

分类号：O472(半导体物理学)

在线出版日期：2018-08-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：14-19