Emerging polymorphism in nanostructured TiO2: Quantum chemical comparison of anatase, rutile, and brookite clusters

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 113, Issue 24, 2013, Pages 2611-2620

  Gałyńska, Marta ^a   Persson, Petter ^a  

^a LUND UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

DFT; nano TiO2; polymorphism

Indexed keywords

DFT; NANO-TIO; NANOPARTICLE CLUSTERS; PHOTOCATALYTIC APPLICATION; PHOTOELECTROCHEMICALS; STRUCTURAL AND ELECTRONIC PROPERTIES; STRUCTURAL CHARACTERISTICS; STRUCTURAL STABILITIES;

ATOMS; CHEMICAL BONDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC PROPERTIES; OXIDE MINERALS; POLYMORPHISM; QUANTUM CHEMISTRY; STABILITY;

TITANIUM DIOXIDE;

EID: 84887417375     PISSN: 00207608     EISSN: 1097461X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.24522     Document Type: Article

References (73)

1. A. Hagfeldt, M. Graetzel, Chem. Rev. 1995, 95, 49.
2. A. Hagfeldt, M. Grätzel, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 269.
3. A. Jena, S. P. Mohanty, P. Kumar, J. Naduvath, V. Gondane, P. Lekha, J. Das, H. K. Narula, S. Mallick, P. Bhargava, Trans. Indian Ceram. Soc. 2012, 71, 1.
4. M. Graetzel, R. A. J. Janssen, D. B. Mitzi, E. H. Sargent, Nature 2012, 488, 304.
5. A. Fujishima, T. N. Rao, D. A. Tryk, J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2000, 1, 1.
6. U. Diebold, Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53.
7. C. Lun Pang, R. Lindsay, G. Thornton, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2328.
8. M. A. Henderson, Surf. Sci. Rep. 2011, 66, 185.
9. A. A. Levchenko, G. Li, J. Boerio-Goates, B. F. Woodfield, A. Navrotsky, Chem. Mater. 2006, 18, 6324.
10. P. Persson, R. Bergström, L. Ojamäe, S. Lunell, Adv. Quantum Chem. 2002, 41, 201.
11. O. V. Prezhdo, W. R. Duncan, V. V. Prezhdo, Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 30.
12. S. Fantacci, F. De Angelis, Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2704.
13. N. Martsinovich, A. Troisi, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4473.
14. F. Labat, T. Le Bahers, I. Ciofini, C. Adamo, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1268.
15. C. R. A. Catlow, S. T. Bromley, S. Hamad, M. Mora-Fonz, A. A. Sokol, S. M. Woodley, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 786.
16. H. Liu, X. Wang, C. Pan, K. M. Liew, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8044.
17. M. E. A. Dompablo, A. Morales-Garcia, M. Taravillo, J. Chem. Phys. 2011, 135, 054503.
18. R. Erdogan, O. Ozbek, I. Onal, Surf. Sci. 2010, 604, 1029.
19. A. Thilagam, D. J. Simpson, A. R. Gerson, J. Phys. Condens. Matter 2011, 23, 025901.
20. N. H. Vu, H. V. Le, T. M. Cao, V. V. Pham, H. M. Le, D. Nguyen-Manh, J. Phys. Condens. Matter 24, 405501.
21. A. Beltrán, L. Gracia, J. Andrés, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 23417.
22. T. Bredow, K. Jug, J. Phys. Chem. 1995, 99, 285.
23. T. Bredow, K. Jug, Surf. Sci. 1995, 327, 398.
24. P. Persson, J. C. M. Gebhardt, S. Lunell, J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3336.
25. Z. Qu, G. -J. Kroes, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16808.
26. D. Çakbox drawings light down and leftr, O. Gülseren, J. Phys. Condens. Matter 2012, 24, 305301.
27. Z. -W. Qu, H. Zhu, J. Comput. Chem. 2010, 31, 2038.
28. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6646.
29. S. Auvinen, M. Alatalo, H. Haario, J. -P. Jalava, R. -J. Lamminmaki, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8484.
30. M. J. Lundqvist, M. Nilsing, P. Persson, S. Lunell, Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 3214.
31. H. Wang, J. P. Lewis, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16631.
32. P. K. Naicker, P. T. Cummings, H. Zhang, J. F. Banfield, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15243.
33. A. S. Barnard, S. Erdin, Y. Lin, P. Zapol, J. W. Halley, Phys. Rev. B 73, 205405.
34. V. Blagojevic, Y. -R. Chen, M. Steigerwald, L. Brus, R. A. Friesner, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19806.
35. S. K. Sahoo, S. Pal, P. Sarkar, C. Majumder, Chem. Phys. Lett. 2011, 516, 68.
36. S. Erdin, Y. Lin, J. W. Halley, P. Zapol, P. Redfern, L. Curtiss, Theor. Comput. Electrochem. 2007, 607, 147.
37. A. Iacomino, G. Cantele, D. Ninno, I. Marri, S. Ossicini, Phys Rev B 2008, 78, 075405.
38. A. S. Barnard, P. Zapol, L. A. Curtiss, J. Chem. Theory Comput. 2004, 1, 107.
39. E. Mamontov, L. Vlcek, D. J. Wesolowski, P. T. Cummings, J. Rosenqvist, W. Wang, D. R. Cole, L. M. Anovitz, G. Gasparovic, Phys. Rev. E 2009, 79, 051504.
40. E. Mamontov, D. J. Wesolowski, L. Vlcek, P. T. Cummings, J. Rosenqvist, W. Wang, D. R. Cole, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12334.
41. A. Valdés, G. -J. Kroes, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1701.
42. F. De Angelis, S. Fantacci, E. Mosconi, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8825.
43. P. Persson, M. J. Lundqvist, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11918.
44. C. Magne, F. Dufour, F. Labat, G. Lancel, O. Durupthy, S. Cassaignon, T. Pauporté, J. Photochem. Photobiol. Chem. 2012, 232, 22.
45. C. J. Howard, T. M. Sabine, F. Dickson, Acta Crystallogr. Sect. B 1991, 47, 462.
46. S. R. Yoganarasimhan, C. N. R. Rao, Anal. Chem. 1961, 33, 155.
47. S. Sarker, N. C. D. Nath, M. M. Rahman, S. -S. Lim, A. J. S. Ahammad, W. -Y. Choi, J. -J. Lee, J. Nanosci. Nanotechnol. 2012, 12, 5361.
48. S. N. Karthick, K. V. Hemalatha, C. J. Raj, H. -J. Kim, M. Yi, J. Ceram. Process. Res. 2012, 13, 136.
49. S. K. Pal, V. Sundstrom, E. Galoppini, P. Persson, Dalton Trans. 2009, 49, 10021.
50. F. De Angelis, S. Fantacci, A. Selloni, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6054.
51. P. Persson, M. J. Lundqvist, R. Ernstorfer, W. A. Goddard, III, F. Willig, J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 441.
52. J. Li, H. Wang, P. Persson, M. Thoss, J. Chem. Phys. 2012, 137, 22A529.
53. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
54. Y. Bouteiller, C. Mijoule, M. Nizam, J. C. Barthelat, J. P. Daudey, M. Pelissier, B. Silvi, Mol. Phys. 1988, 65, 295.
55. P. C. Hariharan, J. A. Pople, Theor. Chim. Acta 1973, 28, 213.
56. P. Persson, S. Lunell, L. Ojamäe, Chem. Phys. Lett. 2002, 364, 469.
57. M. Frisch, G. Trucks, H. Schlegel, G. Scuseria, M. Robb, J. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. Hratchian, A. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. Montgomery, J. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. Heyd, E. Brothers, K. Kudin, V. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. Burant, S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. Millam, M. Klene, J. Knox, J. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. Stratmann, O. Yazyev, A. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. Ochterski, R. Martin, K. Morokuma, V. Zakrzewski, G. Voth, P. Salvador, J. Dannenberg, S. Dapprich, A. Daniels, O. Farkas, J. Foresman, J. Ortiz, J. Cioslowski, D. Fox, Gaussian 09, Revision B.01, 2009.
58. S. Li, J. M. Hennigan, D. A. Dixon, K. A. Peterson, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7861.
59. L. X. Chen, T. Rajh, W. Jäger, J. Nedeljkovic, M. C. Thurnauer, J. Synchrotron Radiat. 1999, 6, 445.
60. L. X. Chen, T. Rajh, Z. Wang, M. C. Thurnauer, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10688.
61. R. W. G. Wyckoff, Crystal Structures 1, 2nd ed.; Interscience Publishers: New York, 1963.
62. G. Cangiani, A. Baldereschi, M. Posternak, H. Krakauer, Phys. Rev. B 2004, 69, 121101.
63. W. H. Baur, A. A. Khan, Acta Crystallogr. Sect. B 1971, 27, 2133.
64. E. P. Meagher, G. A. Lager, Can. Mineral. 1979, 17, 77.
65. M. Posternak, A. Baldereschi, E. J. Walter, H. Krakauer, Phys. Rev. B 2006, 74, 125113.
66. M. W. Chase, NIST-JANAF Thermochemical Tables (4th ed); American Chemical Society: Washington, DC, American Institute of Physics for the National Institute of Standards and Technology: Woodbury, New York, 1998.
67. A. A. Gribb, J. F. Banfield, Am. Miner. 82, 717.
68. H. Zhang, J. F. Banfield, J. Mater. Chem. 1998, 8, 2073.
69. H. Zhang, J. F. Banfield, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3481.
70. F. Labat, P. Baranek, C. Domain, C. Minot, C. Adamo, J. Chem. Phys. 2007, 126, 154703.
71. J. Muscat, V. Swamy, N. M. Harrison, Phys. Rev. B 2002, 65, 224112.
72. D. R. Hummer, J. D. Kubicki, P. R. C. Kent, J. E. Post, P. J. Heaney, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4240.
73. D. Reyes-Coronado, G. Rodŕbox drawings light down and leftguez-Gattorno, M. E. Espinosa-Pesqueira, C. Cab, R. de Coss, G. Oskam, Nanotechnology 2008, 19, 145605.