Computational study of the hydrolysis reactions of the ground and first excited triplet states of small TiO2 nanoclusters

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 19, 2011, Pages 9344-9360

  Wang, Tsang Hsiu ^a   Fang, Zongtang ^a   Gist, Natalie W ^a   Li, Shenggang ^a   Dixon, David A ^a   Gole, James L ^b  

^a UNIVERSITY OF ALABAMA   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CLUSTER SIZES; COMPLEXATION ENERGY; COMPUTATIONAL STUDIES; COUPLED-CLUSTER THEORY; DISSOCIATIVE CHEMISORPTION; ENDOTHERMIC PROCESS; EXCITED TRIPLET STATE; EXPERIMENTAL STUDIES; HYDROLYSIS REACTION; PARTIAL CHARGES; PHOTOCATALYTIC PROCESS; PHYSISORPTION ENERGY; REACTION BARRIERS; REACTION ENERGY; SINGLET STATE; SINGLET-TRIPLET ENERGY GAP; TI-O BONDS; TIO; TRIPLET STATE;

CHEMISORPTION; CLUSTER ANALYSIS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROLYSIS; NANOCLUSTERS; PHYSISORPTION; QUANTUM CHEMISTRY;

TITANIUM DIOXIDE;

EID: 79956161670     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp111026x     Document Type: Article

References (81)

1. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37
2. Fujishima, A.; Honda, K. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 1148
3. Bard, A. J. J. Phys. Chem. 1982, 86, 172
4. Bard, A. J. J. Photochem. 1979, 10, 59
5. Henderson, M. A. Surf. Sci. Rep. 2002, 46, 1
6. Kalyanasundaram, K.; Gratzel, M.; Pelizzetti, E. Coord. Chem. Rev. 1986, 69, 57
7. Osterloh, F. E. Chem. Mater. 2008, 20, 35
8. Linsebigler, A. L.; Lu, G.; Yates, J. T. Chem. Rev. 1995, 95, 735
9. Chase, M. W., Jr. J. Phys. Chem. Ref. Data 1998, Mono. 9, Suppl. 1, NIST-JANAF Thermochemical Table, 4th ed.
10. Henderson, M. A. Langumir 1996, 12, 5093
11. Henderson, M. A. Surf. Sci. 1996, 355, 151
12. Henderson, M. A. Langmuir 2005, 21, 3443
13. Henderson, M. A. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1995, 357, 91
14. Henderson, M. A. Surf. Sci. 1994, 319, 315
15. Henderson, M. A. Langmuir 1996, 12, 5093
16. Allegretti, F.; O'Brien, S.; Polcik, M.; Sayago, D. I.; Woodruff, D. P. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 226104
17. Henrich, V. E.; Dresselhaus, G.; Ziger, H. J. Solid State Commun. 1977, 24, 623
18. Kurtz, R. L.; Stockbauer, R.; Madey, T. E.; Roman, E.; de Segovia, J. L. Surf. Sci. 1989, 218, 178
19. Lo, W. J.; Chung, Y. W.; Somorjai, G. A. Surf. Sci. 1978, 71, 199
20. Muryn, C. A.; Tirvengadum, G.; Crouch, J. J.; Warburton, D. R.; Raiker, G. N.; Thornton, G.; Law, D. S. L. J. Phys.: Condens. Matter 1989, 1, SB127
21. Muryn, C. A.; Hardman, P. J.; Coruch, J. J.; Raiker, G. N.; Thornton, G.; Law, D. S. L. Surf. Sci. 1991, 747, 251
22. Thornton, G. Springer Ser. Surf. Sci. 1993, 33, 115
23. Murray, P. W.; Leibsle, F. M.; Muryn, C. A.; Fisher, H. J.; Flipse, C. F. J.; Thornton, G. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 689
24. Murray, P. W.; Leibsle, F. M.; Muryn, C. A.; Fisher, H. J.; Flipse, C. F. J.; Thornton, G. Surf. Sci. 1994, 321, 217
25. Hugenschmidt, M. B.; Gamble, L.; Campbell, C. T. Surf. Sci. 1994, 302, 329
26. Henderson, M. A. Surf. Sci. 1996, 355, 151
27. Brinkely, T.; Dietrich, M.; Engel, T.; Farrall, P.; Gantner, G.; Schafer, A.; Szuchmzcher, A. Surf. Sci. 1998, 395, 292
28. Sato, S.; White, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7206
29. Sato, S.; White, J. M. J. Phys. Chem. 1981, 85, 592
30. Schrauzer, G. N.; Guth, T. D. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 7189
31. Ferris, K. F.; Wang, L.-Q. J. Vac. Sci. Technol., A 1998, 16, 956
32. Fahmi, A.; Minot, C. Surf. Sci. 1994, 304, 343
33. Ahdjoudj, J.; Minot, C. Surf. Sci. 1998, 402, 104
34. Ahdjoudj, J.; Markovits, A.; Minot, C. Surf. Sci. 1996, 365, 649
35. Nalewajski, R. F.; Koester, A. M.; Bredow, T.; Jug, K. J. Mol. Catal. 1993, 82, 407
36. Bredow, T.; Jug, K. Surf. Sci. 1995, 327, 398
37. Bredow, T.; Jug, K. Surf. Sci. 1995, 327, 398
38. Jug, K.; Nair, N. N.; Bredow, T. Surf. Sci. 2005, 590, 9
39. Goniakowski, J.; Gillan, M. J. Surf. Sci. 1996, 350, 145
40. Lindan, P. J. D.; Harrison, N. M.; Holender, J. M.; Gillan, M. J. Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 246
41. Stefanovich, E. V.; Troung, T. N. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 623
42. Zhang, C.; Lindan, P. J. D. J. Chem. Phys. 2003, 118, 4620
43. Zhang, C.; Lindan, P. J. D. J. Chem. Phys. 2004, 121, 3811
44. Lindan, P. J. D.; Zhang, C. Phys. Rev. B 2005, 72, 075439
45. Teobaldi, G.; Hofer, W. A.; Bikondoa, O.; Pang, C. L.; Gabailh, G.; Thornton, G. Chem. Phys. Lett. 2007, 437, 73
46. Harris, L. A.; Quong, A. A. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 086105
47. Bandura, A. V.; Sykes, D. G.; Shapovalov, V.; Troung, T. N.; Kubicki, J. D.; Evarestov, R. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7844
48. Schaub, R.; Lopez, N.; Lægsgaard, E.; Stensgaard, I.; Nørskov, J. K.; Besenbacher, F. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 266104
49. Wendt., S.; Schaub, R.; Matthiesen, J.; Vestergaard, E. K.; Wahlström, E.; Rasmussen, M. D.; Thostrup, P.; Molina, L. M.; Lægsgaard, E.; Stensgarrd, I.; Hammer, B.; Besenbacher, F. Surf. Sci. 2005, 598, 226
50. Onal, I.; Soyer, S.; Senkan, S. Surf. Sci. 2006, 600, 2457
51. Li, S.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6646
52. Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, 1989.
53. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
54. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
55. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
56. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
57. Godbout, N.; Salahub, D. R.; Andzelm, J.; Wimmer, E. Can. J. Chem. 1992, 70, 560
58. McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics; University Science Books: Sausalito, CA, 2000.
59. Peng, C.; Schlegel, H. B. Isr. J. Chem. 1993, 33, 449
60. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, N. J.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision B.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
61. Purvis, G. D., III; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1982, 76, 1910
62. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479
63. Watts, J. D.; Gauss, J.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8718
64. Douglas, M.; Kroll, N. M. Ann. Phys. 1974, 82, 89
65. Hess, B. A. Phys. Rev. A 1985, 32, 756
66. Hess, B. A. Phys. Rev. A 1986, 33, 3742
67. De Jong, W. A.; Harrison, R. J.; Dixon, D. A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 48
68. Balabanov, N. B.; Peterson, K. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 64107
69. Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Manby, F. R.; Schütz, M.; Celani, P.; Knizia, G.; Korona, T.; Lindh, R.; Mitrushenkov, A.; Rauhut, G.; Adler, T. B.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Goll, E.; Hampel, C.; Hesselmann, A.; Hetzer, G.; Hrenar, T.; Jansen, G.; Köppl, C.; Liu, Y.; Lloyd, A. W.; Mata, R. A.; May, A. J.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; Palmieri, P.; Pflüger, K.; Pitzer, R.; Reiher, M.; Shiozaki, T.; Stoll, H.; Stone, A. J.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T.; Wang, M.; Wolf, A. MOLPRO, version 2010.1; http://www.molpro.net.
70. AMPAC 9; Semichem, Inc.: Shawnee, KS, 1992, - 2008; www.semichem.com.
71. Zhai, H.-J.; Wang, L.-S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3022
72. Christe, K. O.; Dixon, D. A.; McLemore, W. W.; Sheehy, J.; Boatz, J. A. J. Fluorine Chem. 2000, 101, 151
73. Dagani, R. Chem. Eng. News 2003, March 3, 48-49.
74. Li, S.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 6231
75. Li, S.; Guenther, C. L.; Kelley, M. S.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. C ASAP, March 31, 2011.
76. Dixon, D. A.; Gutowski, M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5129
77. Li, S.; Hennigan, J. M.; Dixon, D. A.; Peterson, K. A. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7861
78. Gole, J. L.; Veje, E.; Egeberg, R. G.; Ferreira da Silva, A.; Pepe, I.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2064
79. Dixon, D. A.; Gole, J. L. Phys. Rev. B 1998, 57, 12002
80. Dixon, D. A.; Gole, J. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14830
81. Tao, J.; Luttrell, T.; Batzill, M. Nat. Chem. 2011, 3, 296