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First-row transition metal atoms adsorption on rutile TiO2(110) surface

机译：第一行过渡金属原子在金红石型TiO2（110）表面的吸附

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We performed periodic DFT calculations for adsorption of metal atoms on a perfect rutile TiO2(110) surface (at low coverage, θ = 1/3) to investigate the interaction of an individual metal atom with TiO2 and to compare it with a study previously done on MgO(100). We considered partial period of Mendeleev’s table from K to Zn. The overall evolution of the adsorption energies shows two maxima as for MgO(100). Two main differences, however, exist: the adsorption energy is much stronger and the first maximum is enhanced relative to the second one. This is attributed to the reducibility of the surface titanium cation. When the adsorbed metal is electropositive, it is oxidized under adsorption transferring electrons to titanium cations. We present the effect of introducing a Hubbard term to the gradient-corrected approximation band-structure Hamiltonian (GGA + U). The introduction of a reasonable Hubbard correction preserves the trends and allows localizing the electron of the reduction on Ti atoms in the near surface region. Finally, our results conclude that for heavier M atoms of the period, insertion is energetically favored relative to adsorption.
机译：我们进行了周期性DFT计算，以在完美金红石型TiO2 （110）表面（低覆盖度，θ= 1/3）上吸附金属原子，以研究单个金属原子与TiO2 和将其与先前对MgO（100）进行的研究进行比较。我们考虑了门捷列夫表从K到Zn的部分周期。吸附能的整体演变显示出两个最大的MgO（100）。但是，存在两个主要区别：吸附能强得多，相对于第二个吸附能，第一个最大值得到了增强。这归因于表面钛阳离子的还原性。当吸附的金属为正电时，在吸附作用下会被氧化，从而将电子转移到钛阳离子上。我们介绍了将Hubbard项引入梯度校正近似带结构哈密顿量（GGA + U）的效果。引入合理的Hubbard校正可保留趋势，并允许将还原电子定位在近表面区域的Ti原子上。最后，我们的结果得出结论，对于该时期较重的M原子，相对于吸附，大力地有利于插入。

著录项

  • 来源
    《Structural Chemistry》 |2012年第5期|p.1309-1321|共13页
  • 作者

    Zeineb Helali; Alexis Markovits; Christian Minot; Manef Abderrabba;

  • 作者单位

    Laboratoire de Chimie Théorique, UMR7616, UPMC Univ. Paris 06, CNRS, case 137, 4 place Jussieu, 75252, Paris Cedex 05, France;

    Laboratoire de Chimie Théorique, UMR7616, UPMC Univ. Paris 06, CNRS, case 137, 4 place Jussieu, 75252, Paris Cedex 05, France;

    Laboratoire de Chimie Théorique, UMR7616, UPMC Univ. Paris 06, CNRS, case 137, 4 place Jussieu, 75252, Paris Cedex 05, France;

    Unité de Recherche de Physico-Chimie Moléculaire, IPEST, Université de Carthage, BP 51, 2070, La Marsa, Tunisia;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    DFT; TiO2 rutile; Metal–oxide interface; Reduction; Charge transfer;

    机译：DFT;TiO2金红石;金属氧化物界面;还原;电荷转移;

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