First-principles calculations of clean, oxidized, and reduced β-MnO2 surfaces

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 34, 2011, Pages 16992-17008

  Oxford, Gloria A E ^a   Chaka, Anne M ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO THERMODYNAMICS; COORDINATION GEOMETRY; COORDINATION SPHERE; FIRST-PRINCIPLES CALCULATION; JAHN TELLER DISTORTIONS; OXIDATION STATE; OXYGEN PARTIAL PRESSURE; REDUCTION PROCESS; REPULSIVE ELECTROSTATIC INTERACTIONS; RUTILE-TYPE MINERALS; STABLE SURFACES; STRUCTURAL CHANGE; SYMMETRY-BREAKING;

CALCULATIONS; MANGANESE; OXIDE MINERALS; OXYGEN; REPAIR; SPHERES; SURFACE RECONSTRUCTION; THERMODYNAMICS;

MANGANESE OXIDE;

EID: 80052141385     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2037137     Document Type: Article

References (78)

1. Post, J. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 3447
2. Balachandran, D.; Morgan, D.; Ceder, G.; van de Walle, A. J. Solid State Chem. 2003, 173, 462
3. Cao, Y. L.; Yang, H. X.; Ai, X. P.; Xiao, L. F. J. Electroanal. Chem. 2003, 557, 127
4. Ivanova, N. D.; Ivanov, S. V.; Boldyrev, E. I.; Sokol'skii, G. V.; Makeeva, I. S. Russ. J. Appl. Chem. 2002, 75, 1420
5. Han, Y. F.; Chen, L.; Ramesh, K.; Widjaja, E.; Chilukoti, S.; Surjami, I. K.; Chen, J. J. Catal. 2008, 253, 261
6. Tang, X. F.; Li, J. H.; Sun, L. A.; Hao, J. M. Appl. Catal., B 2010, 99, 156
7. Liu, D.; Sansalone, J. J.; Cartledge, F. K. J. Environ. Eng. 2005, 131, 1178
8. Ahammed, M. M.; Meera, V. J. Hazard. Mater. 2010, 181, 788
9. Cao, X.; Wang, N.; Wang, L.; Mo, C.; Xu, Y.; Cai, X.; Guo, L. Sens. Actuators, B 2010, 147, 730
10. Eary, L. E.; Rai, D. Environ. Sci. Technol. 1987, 21, 1187
11. Johnson, C. A.; Xyla, A. G. Geochim. Cosmochim. Acta 1991, 55, 2861
12. Fendorf, S. E.; Fendorf, M.; Sparks, D. L.; Gronsky, R. J. Colloid Interface Sci. 1992, 153, 37
13. Fendorf, S. E.; Zasoski, R. J. Environ. Sci. Technol. 1992, 26, 79
14. Manceau, A.; Charlet, L. J. Colloid Interface Sci. 1992, 148, 425
15. Silvester, E.; Charlet, L.; Manceau, A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16662
16. Nico, P. S.; Zasoski, R. J. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 3363
17. Weaver, R. M.; Hochella, M. F.; Ilton, E. S. Geochim. Cosmochim. Acta 2002, 66, 4119
18. Nesbitt, H. W.; Canning, G. W.; Bancroft, G. M. Geochim. Cosmochim. Acta 1998, 62, 2097
19. Chiu, V. Q.; Hering, J. G. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 2029
20. Manning, B. A.; Fendorf, S. E.; Bostick, B.; Suarez, D. L. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 976
21. Foster, A. L.; Brown, G. E.; Parks, G. A. Geochim. Cosmochim. Acta 2003, 67, 1937
22. Zhu, M. Q.; Paul, K. W.; Kubicki, J. D.; Sparks, D. L. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 6655
23. Oku, M.; Hirokawa, K.; Ikeda, S. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1975, 7, 465
24. Foord, J. S.; Jackman, R. B.; Allen, G. C. Philos. Mag. A 1984, 49, 657
25. Langell, M. A.; Hutchings, C. W.; Carson, G. A.; Nassir, M. H. J. Vac. Sci. Technol., A 1996, 14, 1656
26. Loomer, D. B.; Al, T. A.; Weaver, L.; Cogswell, S. Am. Mineral. 2007, 92, 72
27. Chambers, S. A.; Liang, Y. Surf. Sci. 1999, 420, 123
28. Xing, X. J.; Yu, Y. P.; Xu, L. M.; Wu, S. X.; Li, S. W. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 15526
29. Franchini, C.; Bayer, V.; Podloucky, R.; Parteder, G.; Surney, S.; Netzer, F. P. Phys. Rev. B 2006, 73, 155402
30. Xia, S. W.; Pan, G.; Cai, Z. L.; Wang, Y.; Reimers, J. R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 10427
31. Maphanga, R. R.; Parker, S. C.; Ngoepe, P. E. Surf. Sci. 2009, 603, 3184
32. Brown, G. E.; Trainor, T. P.; Chaka, A. M. In Chemical Bonding at Surfaces and Interfaces; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M.; Norskov, J., Eds.; Elsevier: New York, 2008; p 457.
33. Wang, X. G.; Weiss, W.; Shaikhutdinov, S. K.; Ritter, M.; Petersen, M.; Wagner, F.; Schlogl, R.; Scheffler, M. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 1038
34. Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2002, 65, 035406
35. Batzill, M.; Katsiev, K.; Burst, J. M.; Diebold, U.; Chaka, A. M.; Delley, B. Phys. Rev. B 2005, 72, 165414
36. Kiejna, A.; Pabisiak, T.; Gao, S. W. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 4207
37. Lo, C. S.; Tanwar, K. S.; Chaka, A. M.; Trainor, T. P. Phys. Rev. B 2007, 75, 075425
38. Perron, H.; Domain, C.; Roques, J.; Drot, R.; Simoni, E.; Catalette, H. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 565
39. Mason, S. E.; Iceman, C. R.; Trainor, T. P.; Chaka, A. M. Phys. Rev. B 2010, 81, 125423
40. Bolzan, A. A.; Fong, C.; Kennedy, B. J.; Howard, C. J. Aust. J. Chem. 1993, 46, 939
41. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
42. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508
43. Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756
44. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188
45. Yoshimori, A. J. Phys. Soc. Jpn. 1959, 14, 807
46. Sato, H.; Enoki, T.; Isobe, M.; Ueda, Y. Phys. Rev. B 2000, 61, 3563
47. Balachandran, D.; Morgan, D.; Ceder, G. J. Solid State Chem. 2002, 166, 91
48. Franchini, C.; Podloucky, R.; Paier, J.; Marsman, M.; Kresse, G. Phys. Rev. B 2007, 75, 195128
49. Sherman, D. M. Geochim. Cosmochim. Acta 2005, 69, 3249
50. Anisimov, V. I.; Zaanen, J.; Andersen, O. K. Phys. Rev. B 1991, 44, 943
51. Crocombette, J. P.; Torumba, D.; Chartier, A. Phys. Rev. B 2011, 83, 185107
52. Dorado, B.; Jomard, G.; Freyss, M.; Bertolus, M. Phys. Rev. B 2010, 82, 035114
53. Batzill, M.; Chaka, A. M.; Diebold, U. Europhys. Lett. 2004, 65, 61
54. Rohrbach, A.; Hafner, J.; Kresse, G. Phys. Rev. B 2004, 70, 125426
55. Lemire, C.; Bertarione, S.; Zecchina, A.; Scarano, D.; Chaka, A.; Shaikhutdinov, S.; Freund, H. J. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 166101
56. Prosandeev, S. A.; Cockayne, E.; Burton, B. P.; Kamba, S.; Petzelt, J.; Yuzyuk, Y.; Katiyar, R. S.; Vakhrushev, S. B. Phys. Rev. B 2004, 70, 134110
57. Wang, X. G.; Chaka, A.; Scheffler, M. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 3650
58. Stampfl, C.; Ganduglia-Pirovano, M. V.; Reuter, K.; Scheffler, M. Surf. Sci. 2002, 500, 368
59. Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2003, 68, 045407
60. Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 046103
61. Sun, Q.; Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2003, 67, 205424
62. Bergermayer, W.; Tanaka, I. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 909
63. Trainor, T. P.; Chaka, A. M.; Eng, P. J.; Newville, M.; Waychunas, G. A.; Catalano, J. G.; Brown, G. E. Surf. Sci. 2004, 573, 204
64. Negreira, A. S.; Aboud, S.; Wilcox, J. Phys. Rev. B 2011, 83, 045423
65. Hobbs, D.; Hafner, J.; Spisak, D. Phys. Rev. B 2003, 68, 014407
66. NIST-JANAF Thermochemical Tables, 4 th ed.; Chase, J., Ed.; American Chemical Society: Washington, DC, 1998.
67. Robie, R. A.; Hemingway, B. S. J. Chem. Thermodyn. 1985, 17, 165
68. CRC Handbook of Chemistry and Physics; 86 th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2005.
69. Morgan, B. J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7322
70. 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
71. Lindsay, R.; Wander, A.; Ernst, A.; Montanari, B.; Thornton, G.; Harrison, N. M. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 246102
72. Bates, S. P.; Kresse, G.; Gillan, M. J. Surf. Sci. 1997, 385, 386
73. Bandura, A. V.; Sykes, D. G.; Shapovalov, V.; Troung, T. N.; Kubicki, J. D.; Evarestov, R. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7844
74. Kamisaka, H.; Yamashita, K. Surf. Sci. 2007, 601, 4824
75. Ramamoorthy, M.; Vanderbilt, D.; King-Smith, R. D. Phys. Rev. B 1994, 49, 16721
76. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53
77. Jarvis, E. A.; Chaka, A. M. Surf. Sci. 2007, 601, 1909
78. Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; Murillo, C. A.; Bochmann, M. Advanced Inorganic Chemistry, 6 th ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1999.