Structural and electronic properties of selected rutile and anatase TiO2 surfaces: An ab initio investigation

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 4, Issue 2, 2008, Pages 341-352

  Labat, Frédéric ^a   Baranek, Philippe ^b   Adamo, Carlo ^a  

^a PSL RESEARCH UNIVERSITY   (France)

^b EDF R AND D   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 52649117048     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct700221w     Document Type: Article

References (78)

1. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 45, 53.
2. Varghese, O. K.; Grimes, C. A. J. Nanosci. Nanotech. 2003, 3, 277.
3. Wu, J. M.; Chen, C. J. J. Am. Ceram. Soc. 1990, 73, 420.
4. Griffin, G. L.; Siefering, K. L. J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 1206.
5. Simons, C.; Hanefeld, U.; Arends, I. W. C. E.; Sheldon, R. A.; Maschmeyer, T. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 5829.
6. Fujishima, A.; Honda, K. Nature (London) 1972, 238, 37.
7. Kuo, W. S. J. Environ. Sci. Health B 2002, 37, 65.
8. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49.
9. Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. Coord. Chem. Rev. 1998, 177, 347.
10. Henrich, V. E.; Kurtz, R. L. Phys. Rev. B 1981, 23, 6280.
11. Onishi, H.; Iwasawa, Y. Surf. Sci. 1994, 313, 1783.
12. Murray, P. W.; Condon, N. G.; Thornton, G. Phys. Rev. B 1995, 51, 1.0989.
13. Diebold, U.; Anderson, J. F.; Ng, K. O.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 1322.
14. Charlton, G.; Howes, P. B.; Nicklin, C. L.; Steadman, P.; Taylor, J. S. G.; Muryn, C. A.; Harte, S. P.; Mercer, J.; McGrath, R.; Norman, D.; Turner, T. S.; Thornton, G. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 495.
15. Hird, B.; Armstrong, R. A. Surf. Sci. Lett. 1997, 385, L1023.
16. Bennett, R. A.; Stone, P.; Price, N. J.; Bowker, M. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 3831.
17. Lindsay, R.; Wander, A.; Ernst, A.; Montanari, B.; Thornton, G.; Harrison, N. M. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 246102.
18. Reinhardt, P.; Hess, B. A. Phys. Rev. B 1994, 50, 12015.
19. Ramamoorthy, M.; Vanderbilt, D.; King-Smith, R. D. Phys. Rev. B 1994, 49, 16721.
20. Vogtenhuber, D.; Podloucky, R.; Neckel, A.; Steinemann, S. G.; Freeman, A. J. Phys. Rev. B 1994, 49, 2099.
21. Goniakowski, J.; Holender, J. M.; Kantorovich, L. N.; Gillan, M. J.; White, J. A. Phys. Rev. B 1996, 53, 957.
22. Lindan, P. J. D.; Harrison, N. M.; Gillan, M. J.; White, J. A. Phys. Rev. B 1997, 55, 15919.
23. Bates, S. P.; Kresse, G.; Gillan, M. J. Surf. Sci. 1997, 385, 386.
24. Oliver, P. M.; Watson, G. W.; Kelsey, E. T.; Parker, S. C. J. Mater. Chem. 1997, 7, 563.
25. Bates, S. P.; Kresse, G.; Gillan, M. J. Surf. Sci. 1998, 409, 336.
26. Harrison, N. M.; Wang, X. G.; Muscat, J.; Scheffer, M. Faraday Discuss. 1999, 114, 305.
27. Swamy, V.; Muscat, J.; Gale, J. D.; Harrison, N. M. Surf. Sci. 2002, 504, 115.
28. Bredow, T.; Giordano, L.; Cinquini, F.; Pacchioni, G. Phys. Rev. B 2004, 70, 035419.
29. Evarestov, R. A.; Bandura, A. V. Int. J. Quantum Chem. 2004, 96, 282.
30. Scaranto, J.; Mallia, G.; Giorgianni, S.; Zicovich-Wilson, C. M.; Civalleri, B.; Harrison, N. M. Surf. Sci. 2006, 600, 305.
31. Zhang, Y. F.; Lin, W.; Li, Y.; Ding, K. N.; Li, J. Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19270.
32. Muryn, C. A.; Hardman, P. J.; Crouch, J. J.; Raiker, G. N.; Thornton, G. Surf. Sci. 1991, 251/252, 747.
33. Murray, P. W.; Leibsle, F. M.; Fisher, H. J.; Flipse, C. F. J.; Muryn, C. A.; Thornton, G. Phys. Rev. B 1992, 46, 12877.
34. Hardman, P. J.; Prakash, N. S.; Muryn, C. A.; Raikar, G. N.; Thomas, A. G.; Prime, A. F.; Thornton, G.; Blake, R. J. Phys. Rev. B 1993, 47, 16056.
35. Murray, P. W.; Leibsle, F. M.; Muryn, C. A.; Fisher, H. J.; Flipse, C. F. J.; Thornton, G. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 689.
36. Murray, P. W.; Leibsle, F. M.; Muryn, C. A.; Fisher, H. J.; Flipse, C. F. J.; Thornton, G. Surf. Sci. 1994, 321, 217.
37. Zajonz, H.; Meyerheim, H. L.; Gloege, T.; Moritz, W.; Wolf, D. Surf. Sci. 1998, 398, 369.
38. Raza, H.; Pang, C. L.; Haycock, S. A.; Thornton, G. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 5265.
39. Raza, H.; Pang, C. L.; Haycock, S. A.; Thornton, G. Appl. Surf. Sci. 1999, 140, 271.
40. Lindan, P. J. D.; Harrison, N. M.; Holender, J. M.; Gillan, M. J.; Payne, M. C. Surf. Sci. 1996, 364, 431.
41. Muscat, J.; Harrison, N. M.; Thornton, G. Phys. Rev. B 1999, 59, 2320.
42. Mason, C. G.; Tear, S. P.; Doust, T. N.; Thornton, G. J. Phys.: Condens. Matter 1991, 5, S97.
43. Muscat, J.; Harrison, N. M. Surf. Sci. 2000, 446, 119.
44. Vittadini, A.; Selloni, A.; Rotzinger, F. P.; Grätzel, M. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2954.
45. Devriendt, K.; Poelman, H.; Fiermans, L. Surf. Interface Anal. 2000, 29, 139.
46. Ruzycki, N.; Herman, G. S.; Boatner, L. A.; Diebold, U. Surf. Sci. 2003, 529, L239.
47. Hebenstreit, W.; Ruzycki, N.; Herman, G. S.; Gao, Y.; Diebold, U. Phys. Rev. B 2000, 62, R16334.
48. Hengerer, R.; Bolliger, B.; Erbudak, M.; Grätzel, M. Surf. Sci. 2000, 460, 162.
49. Lazzeri, M.; Vittadini, A.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2001, 63, 155409.
50. Calatayud, M.; Minot, C. Surf. Sci. 2004, 552, 169.
51. Arrouvel, C.; Digne, M.; Breysse, M.; Toulhoat, H.; Raybaud, P. J. Catal. 2004, 222, 152.
52. Beltrán, A.; Sambrano, J. R.; Calatayud, M.; Sensato, F. R.; Andrés, J. Surf. Sci. 2001, 490, 116.
53. Labat, F;, Baranek, Ph.; Domain, C.; Minot, C.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 154703.
54. Beltrán, A.; Gracia, L.; Andrés, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 23417.
55. Corá, F.; Alfredsson, M.; Mallia, G.; Middlemiss, D. S.; Mackrodt, W. C.; Dovesi, R.; Orlando, R. Struct. Bonding 2004, 113, 177.
56. Saunders, V. R.; Dovesi, R.; Roetti, C.; Orlando, R.; Zicovich-Wilson, C. M.; Harrison, N. M.; Doll, K.; Civalleri, B.; Bush, I.; D'Arco, Ph.; Llunell, M. Crystal03 User's Manual; Universita di Torino, Torino, 2003.
57. Dirac, P. A. M. Proc. Cambridge Phil. Soc. 1930, 26, 376.
58. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
59. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
60. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
61. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
62. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
63. Dovesi, R.; Civalleri, B.; Orlando, R.; Roetti, C.; Saunders, V. R. Ab Initio Quantum Simulation in Solid State Chemistry 1. In Reviews in Computational Chemistry, 1st ed.; Lipkowitz, K. B., Cundari, T. R., Eds.; Wiley-VCH: New York, 2005; Vol. 21, pp 1-125.
64. Doll, K. Comput. Phys. Commun. 2001, 137, 74.
65. Civalleri, B.; D'Arco, Ph.; Orlando, R.; Saunders, V. R.; Dovesi, R. Chem. Phys. Lett. 2001, 348, 131.
66. Four convergence criteria (maximum and root-mean-square (RMS) forces and displacements) are used with default thresholds values of 0.00045, 0.00030 and 0.000180, 0.000120 au, respectively.
67. Monkhorst, H.; Pack, J. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
68. 56). Here, the fine integration corresponds to the 6 6 6 6 12 settings of the ITOL keyword, while the extrafine is 7 7 7 7 14.
69. Keller, E. Schakal99, A Program for the Graphic Representation of Molecular and Crystallogr aphic Models; Kristallographisches Institut, Universität Freiburg, Freiburg, 1.999.
70. Burdett, J. K.; Hughbanks, T.; Miller, G. J.; Richardson, J. W.; Smith, J. V. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3639.
71. Muscat, J.; Swamy, V.; Harrison, N. M. Phys. Rev. B 2002, 65, 224112.
72. Loschen, C.; Carrasco, J.; Neyman, K. M.; Illas, F. Phys. Rev. B 2007, 75, 035115.
73. Muscat, J.; Wander, A.; Harrison, N. M. Chem. Phys. Lett. 2001, 342, 397.
74. Vydrov, O. A.; Heyd, J.; Krukau, A. V.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2006, 125, 74106.
75. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2007, 127, 94102.
76. Heyd, J.; Scuseria, G. E.; Ernzerhorf, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 8207.
77. Uddin, J.; Scuseria, G. E. Phys. Rev. B 2006, 74, 245115.
78. Nakai, H.; Heyd, J.; Scuseria, G. E. J. Comput. Chem. Jpn. 2006, 5, 7.