DFT simulations of water adsorption and activation on low-index α-Ga2O3 surfaces

Chemistry - A European Journal

Volumn 20, Issue 23, 2014, Pages 6915-6926

  Zhou, Xin ^a   Hensen, Emiel J M ^b   Van Santen, Rutger A ^b   Li, Can ^a  

^a DALIAN INSTITUTE OF CHEMICAL PHYSICS   (China)

^b EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

Author keywords

density functional calculations; gallium; photocatalysis; surfaces; water adsorption

Indexed keywords

BINDING ENERGY; CHEMICAL ACTIVATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; GALLIUM; INTERFACIAL ENERGY; PHOTOCATALYSIS; PHOTODISSOCIATION; SURFACES;

COORDINATIVE UNSATURATIONS; DISSOCIATIVE WATER ADSORPTION; HYDROGEN EVOLUTION REACTIONS; LOCAL DENSITY OF STATE; LOW-INDEX SURFACES; MOLECULAR AND DISSOCIATIVE ADSORPTION; OXYGEN EVOLUTION REACTION; WATER ADSORPTION;

ADSORPTION;

EID: 84901490428     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.201400006     Document Type: Article

References (76)

1. A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37-38.
2. H. Kato, K. Asakura, A. Kudo, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3082-2089.
3. K. Maeda, T. Takata, M. Hara, N. Saito, Y. Inoue, H. Kobayashi, K. Domen, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8286-8287.
4. Y. Inoue, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 364-386.
5. K. Maeda, M. Higashi, D. Lu, R. Abe, K. Domen, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5858-5868.
6. X. Chen, S. Shen, L. Guo, S. S. Mao, Chem. Rev. 2010, 110, 6503-6570.
7. J. Sato, H. Kobayashi, N. Saito, H. Nishiyama, Y. Inoue, J. Photochem. Photobiol. A 2003, 158, 139-144.
8. J. Sato, N. Saito, H. Nishiyama, Y. Inoue, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6061-6063.
9. J. Sato, N. Saito, H. Nishiyama, Y. Inoue, J. Photochem. Photobiol. A 2002, 148, 85-89.
10. K. Ikarashi, J. Sato, H. Kobayashi, N. Saito, H. Nishiyama, Y. Simodaira, Y. Inoue, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 22995-23000.
11. T. Yanagida, Y. Sakata, H. Imamura, Chem. Lett. 2004, 33, 726-727.
12. X. Wang, Q. Xu, M. Li, S. Shen, X. Wang, Y. Wang, Z. Feng, J. Shi, H. Han, C. Li, Angew. Chem. 2012, 124, 13266-13269
13. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 13089-13092.
14. Y. Hou, J. Zhang, Z. Ding, L. Wu, Powder Technol. 2010, 203, 440-446.
15. Y. Hou, L. Wu, X. Wang, Z. Ding, Z. Li, X. Fu, J. Catal. 2007, 250, 12-18.
16. M. Muruganandham, R. Amutha, M. S. M. Abdel Wahed, B. Ahmmad, Y. Kuroda, R. P. S. Suri, J. J. Wu, M. E. T. Sillanpää, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 44-53.
17. R. Roy, V. G. Hill, E. F. Osborn, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 719-722.
18. X. Wang, S. Shen, S. Jin, J. Yang, M. Li, X. Wang, H. Han, C. Li, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 19380-19386.
19. A. C. Tas, P. J. Majweski, F. Aldinger, J. Am. Ceram. Soc. 2002, 85, 1421-1429.
20. G. Sinha, D. Ganguli, S. Chaudhuri, J. Phys. Condens. Matter 2006, 18, 11167-11176.
21. G. Sinha, K. Adhikary, S. Chaudhuri, J. Cryst. Growth 2005, 276, 204-207.
22. D. Matthey, J. G. Wang, S. Wendt, J. Matthiesen, R. Schaub, E. Laegsgaard, B. Hammer, F. Besenbacher, Science 2007, 315, 1692-1696.
23. J. K. Nørskov, F. Abild-Pedersen, F. Studt, T. Bligaard, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 937-943.
24. M. Setvin, U. Aschauer, P. Scheiber, Y.-F. Li, W. Hou, M. Schmid, A. Selloni, U. Diebold, Science 2013, 341, 988-991.
25. H. Y. He, R. Orlando, M. A. Blanco, R. Pandey, E. Amzallag, I. Baraille, M. Rerat, Phys. Rev. B 2006, 74, 195123.
26. S. Yoshioka, H. Hayashi, A. Kuwabara, F. Oba, K. Matsunaga, I. Tanaka, J. Phys. Condens. Matter 2007, 19, 346211-346222.
27. Y. Liu, Z. H. Li, J. Lu, K.-N. Fan, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20382-20392.
28. V. M. Bermudez, Chem. Phys. 2006, 323, 193-203.
29. A. Marmier, S. C. Parker, Phys. Rev. B 2004, 69, 115409.
30. J. Sun, T. Stirner, A. Matthews, Surf. Coat. Technol. 2006, 201, 4205-4208.
31. J. H. Choi, D. Y. Kim, B. J. Hockey, S. M. Wiederhorn, C. A. Handwerker, J. E. Blendell, W. C. Carter, A. R. Roosen, J. Am. Ceram. Soc. 1997, 80, 62-68.
32. H. Guo, A. S. Barnard, J. Mater. Chem. 2011, 21, 11566-11577.
33. M. A. Fox, M. T. Dulay, Chem. Rev. 1993, 93, 341-357.
34. M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann, Chem. Rev. 1995, 95, 69-96.
35. T. Ohno, K. Sarukawa, M. Matsumura, New J. Chem. 2002, 26, 1167-1170.
36. H. G. Yang, C. H. Sun, S. Z. Qiao, J. Zou, G. Liu, S. C. Smith, H. M. Cheng, G. Q. Lu, Nature 2008, 453, 638-641.
37. G. Liu, C. Y. Jimmy, G. Q. Lu, H. M. Cheng, Chem. Commun. 2011, 47, 6763-6783.
38. J. Pan, G. Liu, G. Q. Lu, H. M. Cheng, Angew. Chem. 2011, 123, 2181-2185
39. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2133-2137.
40. R. Li, F. Zhang, D. Wang, J. Yang, M. Li, J. Zhu, X. Zhou, H. Han, C. Li, Nat. Commun. 2013, 4, 1432.
41. J. Rossmeisl, Z.-W. Qu, H. Zhu, G.-J. Kroes, J. K. Nørskov, J. Electroanal. Chem. 2007, 607, 83-89.
42. Á. Valdés, Z.-W. Qu, G.-J. Kroes, J. Rossmeisl, J. K. Nørskov, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9872-9879.
43. I. C. Man, H.-Y. Su, F. Calle-Vallejo, H. A. Hansen, J. I. Martínez, N. G. Inoglu, J. Kitchin, T. F. Jaramillo, J. K. Nørskov, J. Rossmeisl, ChemCatChem 2011, 3, 1159-1165.
44. J. K. Nørskov, T. Bligaard, A. Logadottir, J. R. Kitchin, J. G. Chen, S. Pandelov, U. Stimming, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, J 23 -J 26.
45. B. Hinnemann, P. G. Moses, J. Bonde, K. P. Jørgensen, J. H. Nielsen, S. Horch, I. Chorkendorff, J. K. Nøvskov, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308-5309.
46. J. Greeley, J. K. Nørskov, L. A. Kibler, A. M. El-Aziz, D. M. Kolb, ChemPhysChem 2006, 7, 1032-1035.
47. G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
48. G. Kresse, J. Furthmüller, Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50.
49. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868.
50. P. E. Blöchl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979.
51. G. Kresse, J. Joubert, Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775.
52. M. Marezio, J. P. Remeika, J. Chem. Phys. 1967, 46, 1862-1865.
53. P. W. Tasker, J. Phys. C: Solid State Phys. 1979, 12, 4977-4984.
54. M. Z. Jacobson, W. G. Colella, D. M. Golden, Science 2005, 308, 1901-1905.
55. C. H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, Electrochemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 1998.
56. D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84 th ed., CRC, Boca Raton, 2004.
57. P. Liu, J. A. Rodriguez, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14871-14878.
58. J. Greeley, T. F. Jaramillo, J. Bonde, I. Chorkendorff, J. K. Nørskov, Nat. Mater. 2006, 5, 909-913.
59. J. Greeley, J. K. Nørskov, Surf. Sci. 2007, 601, 1590-1598.
60. E. Santos, P. Quaino, W. Schmickler, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 11224-11233.
61. V. Barrõn, J. Torrent, J. Colloid Interface Sci. 1996, 177, 407-410.
62. D. P. Woodruff, Chem. Rev. 2013, 113, 3863-3886.
63. S. Yamamoto, T. Kendelewicz, J. T. Newberg, G. Ketteler, D. E. Starr, E. R. Mysak, K. J. Andersson, H. Ogasawara, H. Bluhm, M. Slameron, G. E. Brown, Jr., A. Nilsson, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2256-2266.
64. V. A. Ranea, I. Carmichael, W. F. Schneider, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2149-2158.
65. C. H. Lanier, A. N. Chiaramonti, L. D. Marks, K. R. Poeppelmeier, Surf. Sci. 2009, 603, 2574-2579.
66. T. P. Trainor, A. M. Chaka, P. J. Eng, M. Newville, G. A. Waychunas, J. G. Catalano, G. E. Brown, Jr., Surf. Sci. 2004, 573, 204-224.
67. A. Rohrbach, J. Hafner, G. Kresse, Phys. Rev. B 2004, 70, 125426.
68. J. M. McHale, A. Navrotsky, A. J. Perrotta, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 603-613.
69. J. P. Perdew, M. Levy, Phys. Rev. Lett. 1983, 51, 1884-1887.
70. C. Stampfl, C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 1999, 59, 5521.
71. R. A. van Santen, G. J. Kramer, Chem. Rev. 1995, 95, 637-660.
72. J. Chen, A. Selloni, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2808-2814.
73. P. Liao, J. A. Keith, E. A. Carter, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13296-13309.
74. Á. Valdés, G.-J. Kroes, J. Chem. Phys. 2009, 130, 114701.
75. Y.-F. Li, Z.-P. Liu, L. L. Liu, W. Gao, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13008-13015.
76. M. T. M. Koper, J. Electroanal. Chem. 2011, 660, 254-260.