Adsorption of CO2 at ZnO: A surface structure effect from DFT+ U Calculations

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 117, Issue 44, 2013, Pages 22954-22966

  Tang, Qian Lin ^a   Luo, Qing Hong ^a  

^a XIDIAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORBATE-SUBSTRATE INTERACTIONS; ADSORBED MOLECULES; ADSORPTION ENERGIES; ANTAGONISTIC EFFECTS; DFT + U CALCULATIONS; PERIODIC BOUNDARY CONDITIONS; STABILITY SEQUENCES; SURFACE WORK FUNCTIONS;

ADSORBATES; ADSORPTION; CHEMICAL BONDS; MOLECULES; SUBSTRATES; SURFACE CHEMISTRY; SURFACE STRUCTURE; ZINC; ZINC OXIDE;

CARBON DIOXIDE;

EID: 84889787883     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp407970a     Document Type: Article

References (133)

1. Wang, W.; Wang, S.-P.; Ma, X.-B.; Gong, J.-L. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3703-3727
2. Jeong, H.; Cho, C. H.; Kim, T. H. React. Kinet. Mech. Catal. 2012, 106, 435-443
3. Yu, K. M. K.; Yeung, C. M. Y.; Tsang, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6360-6361
4. Zha, F.; Ding, J.; Chang, Y.; Ding, J.-F.; Wang, J.-Y.; Ma, J. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 345-352
5. Meunier, F. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4053-4054
6. Liao, F.-L.; Huang, Y.-Q.; Ge, J.-W.; Zheng, W.-R.; Tedsree, K.; Collier, P.; Hong, X.-L.; Tsang, S. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2162-2165
7. Ma, L.-Y.; Tran, T.; Wainwright, M. S. Top. Catal. 2003, 22, 287-293
8. Song, C.-S. Catal. Today 2006, 115, 2-32
9. Liang, X.-L.; Dong, X.; Lin, G.-D.; Zhang, H.-B. Appl. Catal. B: Environ. 2009, 88, 315-322
10. Ma, Y.; Sun, Q.; Wu, D.; Fan, W.-H.; Zhang, Y.-L.; Deng, J.-F. Appl. Catal. A: Gen. 1998, 171, 45-55
11. Yang, Y.-X.; Evans, J.; Rodriguez, J. A.; White, M. G.; Liu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9909-9917
12. Zhang, R.-G.; Liu, H.-Y.; Wang, B.-J.; Ling, L.-X. Appl. Catal. B: Environ. 2012, 126, 108-120
13. Saito, M.; Murata, K. Catal. Surv. Asia 2004, 8, 285-294
14. Wambach, J.; Baiker, A.; Wokaun, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 5071-5080
15. Spencer, M. S. Top. Catal. 1999, 8, 259-266
16. Au, C. T.; Hirsch, W.; Hirschwald, W. Surf. Sci. 1988, 197, 391-401
17. Nakamura, J.; Choi, Y.; Fujitani, T. Top. Catal. 2003, 22, 277-285
18. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Varley, J. B.; Nørskov, J. K. Catal. Lett. 2013, 143, 71-73
19. Nakamura, J.; Nakamura, I.; Uchijima, T.; Kanai, Y.; Watanabe, T.; Saito, M.; Fujitani, T. J. Catal. 1996, 160, 65-75
20. Strunk, J.; Kähler, K.; Xia, X.-Y.; Muhler, M. Surf. Sci. 2009, 603, 1776-1783
21. Tang, Q.-L.; Hong, Q.-J.; Liu, Z.-P. J. Catal. 2009, 263, 114-122
22. Grabow, L. C.; Mavrikakis, M. ACS Catal. 2011, 1, 365-384
23. Hikov, T.; Rittermeier, A.; Luedemann, M.-B.; Herrmann, C.; Muhler, M.; Fischer, R. A. J. Mater. Chem. 2008, 18, 3325-3331
24. Esken, D.; Noei, H.; Wang, Y.-M.; Wiktor, C.; Turner, S.; Van Tendeloo, G.; Fischer, R. A. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5907-5915
25. Xu, Y.-N.; Ching, W. Y. Phys. Rev. B 1993, 48, 4335-4351
26. Wróbel, J.; Piechota, J. Solid State Commun. 2008, 146, 324-329
27. Azzaz, Y.; Kacimi, S.; Zaoui, A.; Bouhafs, B. Phys. B 2008, 403, 3154-3158
28. Kresse, G.; Dulub, O.; Diebold, U. Phys. Rev. B 2003, 68, 245409
29. Diebold, U.; Koplitz, L. V.; Dulub, O. Appl. Surf. Sci. 2004, 237, 336-342
30. Xia, X.-Y.; Strunk, J.; Busser, W.; d'Alnoncourt, R. N.; Muhler, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10938-10942
31. Noei, H.; Wöll, C.; Muhler, M.; Wang, Y.-M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 908-914
32. Lindsay, R.; Michelangeli, E.; Daniels, B. G.; Ashworth, T. V.; Limb, A. J.; Thornton, G.; Gutiérrez-Sosa, A.; Baraldi, A.; Larciprete, R.; Lizzit, S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7117-7122
33. Saussey, J.; Lavalley, J.-C.; Bovet, C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1982, 78, 1457-1463
34. Busca, G.; Lorenzelli, V. Mater. Chem. 1982, 7, 89-126
35. Bowker, M.; Houghton, H.; Waugh, K. C.; Giddings, T.; Green, M. J. Catal. 1983, 84, 252-255
36. Wang, J.; Burghaus, U. Surf. Rev. Lett. 2004, 6, 521-529
37. Wang, J.; Burghaus, U. Chem. Phys. Lett. 2005, 403, 42-46
38. Wang, J.; Burghaus, U. J. Chem. Phys. 2005, 122, 044705
39. Wang, J.; Hokkanen, B.; Burghaus, U. Surf. Sci. 2005, 577, 158-166
40. Au, C. T.; Hirsch, W.; Hirschwald, W. Surf. Sci. 1988, 199, 507-517
41. Göpel, W.; Bauer, R. S.; Hansson, G. Surf. Sci. 1980, 99, 138-158
42. Esser, P.; Göpel, W. Surf. Sci. 1980, 97, 309-318
43. Bowker, M.; Houghton, H.; Waugh, K. C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1981, 77, 3023-3036
44. Davis, R.; Walsh, J. F.; Muryn, C. A.; Thornton, G.; Dhanak, V. R.; Prince, K. C. Surf. Sci. Lett. 1993, 298, L196-L202
45. Wang, Y.-M.; Kováčik, R.; Meyer, B.; Kotsis, K.; Stodt, D.; Staemmler, V.; Qiu, H.-S.; Traeger, F.; Langenberg, D.; Muhler, M.; Wöll, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5624-5627
46. Wang, Y.-M.; Xia, X.-Y.; Urban, A.; Qiu, H.-S.; Strunk, J.; Meyer, B.; Muhler, M.; Wöll, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 7315-7318
47. Hotan, W.; Göpel, W.; Haul, R. Surf. Sci. 1979, 83, 162-180
48. Noei, H.; Wöll, C.; Muhler, M.; Wang, Y.-M. Appl. Catal. A: Gen. 2011, 391, 31-35
49. Koßmann, J.; Roßmüller, G.; Hättig, C. J. Chem. Phys. 2012, 136, 034706
50. Dutta, G.; Sokol, A. A.; Catlow, C. R. A.; Keal, T. W.; Sherwood, P. ChemPhysChem 2012, 13, 3453-3456
51. Fink, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1482-1489
52. Martins, J. B. L.; Longo, E.; Taft, C. A. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 367-374
53. Martins, J. B. L.; Longo, E.; Salmon, O. D. R.; Espinoza, V. A. A.; Taft, C. A. Chem. Phys. Lett. 2004, 400, 481-486
54. Farias, S. A. S.; Longo, E.; Gargano, R.; Martins, J. B. L. J. Mol. Model. 2013, 19, 2069-2078
55. Wang, J.; Funk, S.; Burghaus, U. Catal. Lett. 2005, 103, 219-223
56. Wöll, C. Prog. Surf. Sci. 2007, 82, 55-120
57. Ignaczak, A.; Gomes, J. A. N. F. J. Electroanal. Chem. 1997, 420, 209-218
58. Ruuska, H.; Pakkanen, T. A.; Rowley, R. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2614-2619
59. Erhart, P.; Albe, K.; Klein, A. Phys. Rev. B 2006, 73, 205203
60. Calzolari, A.; Ruini, A.; Catellani, A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5893-5899
61. Anisimov, V. I.; Zaanen, J.; Andersen, O. K. Phys. Rev. B 1991, 44, 943-954
62. Solovyev, I. V.; Dederichs, P. H.; Anisimov, V. I. Phys. Rev. B 1994, 50, 16861-16871
63. Cococcioni, M.; de Gironcoli, S. Phys. Rev. B 2005, 71, 035105
64. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558-561
65. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 48, 13115-13118
66. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251-14269
67. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50
68. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186
69. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244-13249
70. Wesolowski, T. A.; Parisel, O.; Ellinger, Y.; Weber, J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 7818-7825
71. Grinberg, I.; Yourdshahyan, Y.; Rappe, A. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 2264-2270
72. Dudarev, S. L.; Botton, G. A.; Savrasov, S. Y.; Humphreys, C. J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. B 1998, 57, 1505-1509
73. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
74. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775
75. Blöchl, P. E.; Jepsen, O.; Andersen, O. K. Phys. Rev. B 1994, 49, 16223-16233
76. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188-5192
77. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
78. Palacios, P.; Sánchez, K.; Wahnón, P. Thin Solid Films 2009, 517, 2448-2451
79. Decremps, F.; Datchi, F.; Saitta, A. M.; Polian, A.; Pascarelli, S.; Di Cicco, A.; Itié, J. P.; Baudelet, F. Phys. Rev. B 2003, 68, 104101
80. Özgür, Ü.; Alivov, Y. I.; Liu, C.; Teke, A.; Reshchikov, M. A.; Dogan, S.; Avrutin, V.; Cho, S.-J.; Morkoc, H. J. Appl. Phys. 2005, 98, 041301
81. Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. B 2004, 69, 235420
82. Yang, Z.; Xiong, S.-J. Surf. Sci. 2011, 605, 40-45
83. Neugebauer, J.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 1992, 46, 16067-16080
84. Makov, G.; Payne, M. C. Phys. Rev. B 1995, 51, 4014-4022
85. Rapcewicz, K.; Chen, B.; Yakobson, B.; Bernholc, J. Phys. Rev. B 1998, 57, 7281-7291
86. Siegel, D. J.; Hector, L. G.; Adams, J. B. Surf. Sci. 2002, 498, 321-336
87. Zhao, J.-P.; Wang, X.; Chen, Z.-Y.; Yang, S.-Q.; Shi, T.-S.; Liu, X.-H. J. Phys. D: Appl. Phys. 1997, 30, 5-12
88. Hugosson, H. W.; Eriksson, O.; Jansson, U.; Ruban, A. V.; Souvatzis, P.; Abrikosov, I. A. Surf. Sci. 2004, 557, 243-254
89. Boettger, J. C. Phys. Rev. B 1994, 49, 16798-16800
90. Gay, J. G.; Smith, J. R.; Richter, R.; Arlinghaus, F. J.; Wagoner, R. H. J. Vac. Sci. Technol. A 1984, 2, 931-932
91. Fiorentini, V.; Methfessel, M. J. Phys.: Condens. Matter 1996, 8, 6525-6529
92. Valero, M. C.; Raybaud, P.; Sautet, P. J. Catal. 2007, 247, 339-355
93. Morin, C.; Simon, D.; Sautet, P. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2995-3002
94. Masel, R. I. Principles of Adsorption and Reactions on Solid Surfaces; John Wiley & Sons: NY, 1996.
95. Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. B 2003, 67, 035403
96. Wander, A.; Schedin, F.; Steadman, P.; Norris, A.; McGrath, R.; Turner, T. S.; Thornton, G.; Harrison, N. M. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3811-3814
97. Wander, A.; Harrison, N. M. Surf. Sci. 2000, 457, L342-L346
98. Wander, A.; Harrison, N. M. Surf. Sci. 2000, 468, L851-L855
99. Perdew, J. P.; Zunger, A. Phys. Rev. B 1981, 23, 5048-5079
100. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
101. Lee, C.; Yang, W.-T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
102. Kurth, S.; Perdew, J. P.; Blaha, P. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 889-909
103. Mattsson, A. E.; Schultz, P. A.; Desjarlais, M. P.; Mattsson, T. R.; Leung, K. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 2005, 13, R1-R31
104. Pan, Z.-W.; Dai, Z.-R.; Wang, Z.-L. Science 2001, 291, 1947-1949
105. Staemmler, V.; Fink, K.; Meyer, B.; Marx, D.; Kunat, M.; Girol, S. G.; Burghaus, U.; Wöll, C. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 106102
106. Meyer, B. Phys. Rev. B 2004, 69, 045416
107. Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2001, 65, 035406
108. Łodziana, Z.; Nørskov, J. K.; Stoltze, P. J. Chem. Phys. 2003, 118, 11179-11188
109. Pacchioni, G. Surf. Sci. 1993, 281, 207-219
110. Tai, J.-R.; Ge, Q.-F.; Davis, R. J.; Neurock, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16798-16805
111. Baniecki, J. D.; Ishii, M.; Kurihara, K.; Yamanaka, K.; Yano, T.; Shinozaki, K.; Imada, T.; Nozaki, K.; Kin, N. Phys. Rev. B 2008, 78, 195415
112. Redhead, P. A. Vacuum 1962, 12, 203-211
113. Alfè, D.; Gillan, M. J. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, L451-L457
114. Pozzo, M.; Carlini, G.; Rosei, R.; Alfè, D. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164706
115. Tang, Q.-L. Int. J. Quantum Chem. 2013, 113, 1992-2001
116. Rohrbach, A.; Hafner, J. Phys. Rev. B 2005, 71, 045405
117. Huang, M.; Fabris, S. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 8643-8648
118. Edwards, J. F.; Schrader, G. L. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5620-5624
119. Lei, Y.-H.; Chen, Z.-X. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 25757-25764
120. Wang, S.-G.; Liao, X.-Y.; Cao, D.-B.; Huo, C.-F.; Li, Y.-W.; Wang, J.-G.; Jiao, H.-J. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16934-16940
121. Newns, D. M. Phys. Rev. 1969, 178, 1123-1135
122. Wang, C.-M.; Fan, K.-N.; Liu, Z.-P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2642-2647
123. Bader, R. F. W. Acc. Chem. Res. 1985, 18, 9-15
124. Henkelman, G.; A, A.; Jónsson, H. Comput. Mater. Sci. 2006, 36, 354-360
125. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84 th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2003-2004.
126. Michaelides, A.; Hu, P.; Lee, M.-H.; Alavi, A.; King, D. A. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 246103
127. Leung, T. C.; Kao, C. L.; Su, W. S.; Feng, Y. J.; Chan, C. T. Phys. Rev. B 2003, 68, 195408
128. Breedon, M.; Spencer, M. J. S.; Yarovsky, I. Surf. Sci. 2009, 603, 3389-3399
129. Fall, C. J.; Binggeli, N.; Baldereschi, A. J. Phys.: Condens. Matter 1999, 11, 2689-2696
130. Wood, C.; Li, H.; Winget, P.; Brédas, J.-L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19125-19133
131. Kohl, D.; Moorman, H.; Heiland, G. Surf. Sci. 1978, 73, 160-162
132. Moormann, H.; Kohl, D.; Heiland, G. Surf. Sci. 1979, 80, 261-264
133. Moormann, H.; Kohl, D.; Heiland, G. Surf. Sci. 1980, 100, 302-314