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First-principles analysis of the stability of water on oxidised and reduced CuO(111) surfaces

机译：第一原理分析水氧化和减少CuO（111）表面的稳定性

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We use first-principles density functional theory calculations including the Hubbard + U correction (PBE + U) on Cu-3d states to investigate the interaction of water with a CuO(111) surface. We compute adsorption energies and the stability of different water coverages, with a particular focus on the interaction of water with oxygen vacancy sites, and how vacancy stabilization occurs. We study the energetics, geometry and electronic structure of relevant configurations, finding that there are only small changes to the local geometry around the water adsorption site(s) and the electronic properties. The inclusion of van der Waals interactions has no significant impact on the stability of water on CuO(111). We extend the analysis to include realistic environmental conditions within the ab initio atomistic thermodynamics framework, which allows us to assess the stability of the water/copper-oxide system as a function of ambient conditions, and focus on three important surface processes: water adsorption/desorption on the stoichiometric surface, conditions for dissociation, and oxygen vacancy stabilization.
机译：我们使用包括Cu-3D状态的霍巴德+ U校正（PBE + U）的第一原理函数理论计算，以研究水与CUO（111）表面的相互作用。我们计算吸附能量和不同水覆盖的稳定性，特别关注水与氧空位位点的相互作用，以及空位稳定性如何发生。我们研究了相关配置的能量，几何和电子结构，发现在水吸附部位和电子特性周围的局部几何形状有少量变化。包含范德华相互作用对CUO（111）的水稳定性没有显着影响。我们将分析扩展到AB Initio原子热力学框架内的现实环境条件，这使我们能够评估水/铜氧化物系统的稳定性作为环境条件的函数，并专注于三个重要的表面过程：水吸附/对化学计量表面的解吸，解离条件和氧空位稳定性。

著录项

  • 来源
    《RSC Advances》 |2017年第89期|共11页
  • 作者

    Fronzi Marco; Nolan Michael;

  • 作者单位

    Xi An Jiao Tong Univ Int Res Ctr Renewable Energy State Key Lab Multiphase Flow Power Engn Xian 710049 Shaanxi Peoples R China;

    Univ Coll Cork Tyndall Natl Inst Cork Ireland;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 化学;
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