Metal cluster support interactions in the Cu/ZnO system: A QM/MM study

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 107, Issue 29, 2003, Pages 7045-7057

  Bromley, S T ^a,c   French, S A ^a   Sokol, A A ^a   Catlow, C R A ^a   Sherwood, P ^b  

^a DAVY FARADAY RESEARCH LABORATORY   (United Kingdom)

^b DARESBURY LABORATORY   (United Kingdom)

^c DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADDITION REACTIONS; ATOMIC PHYSICS; CATALYSIS; COMPUTATIONAL METHODS; COPPER; GROWTH (MATERIALS); MATHEMATICAL MODELS; MOLECULAR STRUCTURE; OXIDATION; QUANTUM THEORY; SURFACE PROPERTIES; ZINC OXIDE;

CLUSTERS; METAL CLUSTER SUPPORT INTERACTIONS; POLAR SURFACES; STERIC BULK CONSTRAINTS;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 0042705267     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0223307     Document Type: Article

References (91)

1. Lung-Sham, K.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7103.
2. Klenov, D. O.; Kryokova, G. N.; Plyasova, L. M. J. Mater. Chem. 1998, 8, 1665.
3. Günter, M. M.; Ressler, T.; Jentoft, R. E.; Bems, B. J. Catal. 2001, 203, 133.
4. Günter, M. M.; Ressler, T.; Bems, B.; Büscher, C.; Genger, T.; Hinrichsen, O.; Muhler, M.; Schlögl, R. Catal. Lett. 2001, 71, 37.
5. Klier, K. Adv. Catal. 1982, 31, 243.
6. Mehta, S.; Simmons, G. W.; Klier, K.; German, R. G. J. Catal. 1979, 57, 339.
7. Meitzner, G.; Inglesia, E. Catal. Today 1999, 53, 433.
8. Nakamura, J.; Uchijima, T.; Kanai, Y.; Fujitani, T. Catal. Today 1996, 28, 223.
9. Harikumar, K. R.; Rao, C. N. R. Appl. Surf. Sci. 1998, 125, 245.
10. Chen, H. Y.; Lau, S. P.; Chen, L.; Lin, J.; Huan, C. H. A.; Tan, K. L.; Pan, J. S. Appl. Surf. Sci. 1999, 152, 193.
11. Izumi, Y.; Kiyotaki, F.; Nagamori, H.; Minato, T. J. Electron Spectrosc. Relat. Ph. 2001, 119, 193.
12. Solomon, E. I.; Jones, P. M.; May, J. A. Chem. Rev. 1993, 93, 2623.
13. Kanai, Y.; Watanabe, T.; Fujitani, T.; Uchijima, T.; Nakamura, J. Catal. Lett. 1996, 38, 157.
14. Chinchen, G. C.; Spencer, M. S.; Waugh, K. C.; Whan, D. A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1987, 83, 2193.
15. Pan, W. X.; Cao, R. Roberts, D. L.; Griffin, G. L. J. Catal. 1988, 114, 440.
16. Ramussen, P. B.; Holmblad, P. M.; Askgaard, C. V.; Ovesen, C. V.; Stoltze, P.; Norskov, J. K.; Chorkendorff, I. Catal. Lett. 1994, 26, 373.
17. Yoshihara, J.; Parker, S. C.; Schafer, A.; Campbell, C. T. Catal. Lett. 1995 31, 513.
18. Topsøe, N.-Y.; Topsøe, H. J. Mol. Catal. A: Chem. 1999, 141, 95.
19. Clausen, B. S.; Schiøtz, J.; Gråbæk, L.; Ovesen, C. V.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K.; Topsøe, H. Top. Catal. 1994, 1, 511.
20. Harikumar, K. R.; Santra, A. K.; Rao, C. N. R. Appl. Surf. Sci. 1996, 93, 135.
21. Hu, Z.-H.; Nakatsuji, H. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 14.
22. Miyayama, M.; Hikita, K.; Uozumi, G. Sens. Actuators B 1995, 25, 383.
23. Thomas, J. M.; Thomas, W. J. Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis; Wiley-VCH: Weinheim, 1996.
24. Stakheev, A. Yu.; Kustov, L. M. Appl. Catal. A: General 1999, 88, 3.
25. Musolino, V.; Selloni, A.; Car, R. J. Chem. Phys. 1998, 108, 5044.
26. Musolino, V.; Dal Corso, A.; Selloni, A. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 2761.
27. Lopez, N.; Illas, F.; Rösch, N.; Pacchioni, G. J. Chem. Phys. 1999, 110, 4873.
28. Lopez, N.; Illas, F. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997, 119, 177.
29. Yudannov, I.; Pacchioni, G.; Neyman, K.; Rösch, N. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2786.
30. Lopez, N.; Pacchioni, G.; Maseras, F.; Illas, F. Chem. Phys. Lett. 1998, 294, 611.
31. Lopez, N.; Illas, F.; Pacchioni, G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 813
32. Lopez, N.; Illas. F.; Pacchioni. G. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 712.
33. Komolov, S. A.; Lazneva, E. F.; Egebjerg, T.; Møller, P. J. J. Phys.: Condens. Matter 1997, 9, 7297.
34. Yoshihara, J.; Campbell, J. M.; Campbell, C. T. Surf. Sci. 1998, 406, 235.
35. Yoshihara. J.; Parker, S. C.; Campbell, C. T. Surf. Sci. 1999, 439, 153.
36. Harikumar, K. R.; Santra, A. K. Solid State Commun. 1996, 99, 403.
37. Henrich, V. E.; Cox, P. A. The surface science of Metal Oxides; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., 1996.
38. Bowker, M.; Houghton, H.; Waugh, K. C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1981, 77, 3023.
39. French, S. A.; Sokol, A. A.; Bromley, S. T.; Catlow, C. R. A.; Rogers, S. C.; King, F.; Sherwood, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 113, 4569.
40. Tasker, P. W.; Stoneham, A. M. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1985, 40, 291.
41. Stefanovich, E. V.; Truong, T. N. J. Chem. Phys. 1995, 102, 5071.
42. Kantorovich, L. N.; Shluger, A. L.; Sushko, P. V.; Stoneham, A. M. Surf. Sci. 2000, 444, 31.
43. Nygren, M. A.; Pettersson, L.; Freitag, A.; Staemmler, V.; Gay, D. H.; Rohl, A. L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 294.
44. Pacchioni, G.; Ferrari, A. M.; Marquez, A. M.; Illas, F. J. Comput. Chem. 1997, 18, 617.
45. Schneider, W. F.; Hass, K. C.; Miletic, M.; Gland, J. L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7405.
46. Grey, T.; Gale, J.; Nicholson, D.; Artacho, E.; Soler, J. Stud. Surf. Sci. Catal. 2000, 128, 89.
47. Read, M. S. D.; Islam, S. M.; King, F.; Hancock, F. E. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1558.
48. Whitmore, L.; Sokol, A. A.; Catlow, C. R. A. Surf. Sci. 2002, 498, 135.
49. Antes, I.; Thiel, W. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9290.
50. Sierka, M.; Sauer, J. Faraday Discuss. 1997, 106, 41.
51. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Mokomura, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19357.
52. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270, 284, 299.
53. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866.
54. Dick, B. G.; Overhauser, A. Phys. Rev. 1968, 112, 90.
55. Sherwood, P.; Vries, A. H. de; Collins, S. J.; Greatbanks, S. P.; Burton, N. A.; Vincent, M. A.; Hiller, I. H. Faraday Discuss. 1997, 106, 79.
56. Gale, J. D. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1997, 93, 629.
57. Guest, M. F.; Lenthe, J. H. van; Kendrick, J.; Schoffel, K.; Sherwood, P. with contributions from Amos, R. D.; Buenker, R. J.; Dam, H. J. J. van; Dupuis, M.; Handy, N. C.; Hillier, I. H.; Knowles, P. J.; Bonacic-Koutecky, V.; Niessen, W. von; Harrison, R. J.; Rendell, A. P.; Saunders, V. R.; Stone, A. J.; Tozer, D. J.; Vries, A. H. de. GAMESS-UK, a package of ab initio programs. The package is derived from the original GAMESS code due to M. Dupuis, D. Spangler, and J. Wendoloski, NRCC Software Catalog, Vol. 1, Program No. QG01 (GAMESS), 1980.
58. Lewis, G. V.; Catlow, C. R. A. J. Phys. C: Solid State Phys. 1985, 18, 1149.
59. Binks, D. J.; Grimes, R. W. J. Am. Ceram. Soc. 1993, 76, 2730.
60. Nyberg, M.; Nygren, M. A.; Petersson, L. G. M.; Gay, D. H.; Rohl, A. L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 9054.
61. Tasker, P. W. J. Phys. C 1979, 12, 4977.
62. Noguera, C. J. Phys. Condens. Matter 2000, 12, R367.
63. Jedrecy, N.; Sauvage-Simkin, M.; Pinchaux, R. Appl. Surf. Sci. 2000, 162, 69.
64. Dulub, O.; Boatner, L. A.; Diebold, U. Surf. Sci. 2002, 519, 201.
65. Dulub, O.; Diebold, U.; Kresse, G. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 016102-1.
66. Kunat, M.; Girol, S. G.; Becker, T.; Burghaus, U.; Wöll, C. Phys. Rev. B 2002, 66, 081402.
67. French, S. A.; Sokol, A. A.; Bromley, S. T.; Catlow, C. R. A.; Rogers, S. C.; Sherwood, P. J. Chem. Phys. 2003, 118, 317.
68. Gay, D. H.; Rohl, A. L. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1997, 93, 629.
69. Young, K. F.; Frederikse, H. P. R. J. Phys. Chem. Ref. Data 1973, 2, 313.
70. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
71. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
72. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8554.
73. Hamprecht, F. H.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. ,1998, 109, 6264.
74. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571.
75. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
76. Åslund, N.; Barrow, R. F.; Richards, W. G.; Travis, D. N. Ark. Fys. 1965, 30, 171.
77. Morse, M. D. Chem. Rev. 1986, 86, 1049.
78. McCaffrey, J. G.; Bennett, R. R.; Morse, M. D.; Breckenridge, W. H. J. Chem. Phys. 1989, 91, 92.
79. Balbuena, P. B.; Derosa, P. A.; Seminario, J. M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2830.
80. Calaminici, P.; Koster, A. M.; Russo, N.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1996, 105, 9546.
81. Langhoff, S. R.; Bauschlicher, C. W., Jr.; Walch, S. P.; Laskowski, B. C. J. Chem. Phys. 1996, 85, 7211.
82. Faas, S.; Snijders, J. G.; Lenthe, J. H. van; Lenthe, E. van; Baerends, E. J. Chem. Phys. Lett. 1995, 246, 632.
83. Dahan, P.; Fleurov, V.; Thurian, P.; Heitz, R.; Hoffmnann, A.; Broser, I. Phys. Rev. B 1998, 57, 9690.
84. Fons, P.; Nakahara, K.; Yamada, A.; Iwata, K.; Matsubara, K.; Takasu, H.; Niki, S. Phys. Stat. Solidi B 2002, 229, 849.
85. Dahan, P.; Fleurov, V.; Thurian, P.; Heitz, R.; Hoffimann, A.; Broser, I. J. Phys.: Condens. Matter 1998, 10, 2007.
86. Kronik, L.; Shapira, Y. Surf. Sci. Rep. 1999, 37, 1.
87. González-Elipe, A. R.; Soria, J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1988, 84, 3961.
88. Yu, B.; Zhu, C.; Gan, F.; Huang, Y. Mater. Lett. 1998, 33, 247.
89. Lide, D. R., Ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press: London, 2002.
90. Didziulis, S. V.; Butcher, K. D.; Cohen, S. L.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7110.
91. Bulk calculations have been performed using the same hybrid QM/MM embedded cluster approach as described in section 2. The QM cluster has been centered on a zinc site and includes 39 atoms, in three parallel ZnO layers, composed of 13 atom island-like fragments, details of these calculations will be reported elsewhere.