Magic-number gold nanoclusters with diameters from 1 to 3.5 nm: Relative stability and catalytic activity for CO oxidation

Nano Letters

Volumn 15, Issue 1, 2015, Pages 682-688

  Li, Hui ^a,b   Li, Lei ^b   Pedersen, Andreas ^c   Gao, Yi ^d   Khetrapal, Navneet ^b   Jónsson, Hannes ^c,e   Zeng, Xiao Cheng ^b  

^a INSTITUTE OF PHYSICS   (China)

^b UNIVERSITY OF NEBRASKA LINCOLN   (United States)

^c UNIVERSITY OF ICELAND   (Iceland)

^d SHANGHAI INSTITUTE OF APPLIED PHYSICS   (China)

^e AALTO UNIVERSITY   (Finland)

Author keywords

CO oxidation; gold nanoclusters; magic number; relative stability; surface reconstruction

Indexed keywords

CATALYTIC OXIDATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EXCITONS; GLOBAL OPTIMIZATION; GOLD; GROUP THEORY; ISOMERS; NANOCLUSTERS; OXIDATION; STABILITY; SURFACE RECONSTRUCTION;

CO OXIDATION; EMPIRICAL POTENTIALS; EXPERIMENTAL DEMONSTRATIONS; FACE-CENTERED CUBIC; GOLD NANOCLUSTER; MAGIC NUMBERS; POINT GROUP SYMMETRY; RELATIVE STABILITIES;

CATALYST ACTIVITY;

EID: 84920997228     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl504192u     Document Type: Article

References (92)

1. Plant, S. R.; Cao, L.; Palmer, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7559
2. Hutchings, G. J.; Burst, M.; Schmidbaur, H. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1759
3. Grabow, L. C.; Mavrikakis, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7390
4. Daniel, M.-C.; Astruc, D. Chem. Rev. 2004, 104, 293
5. Hashmi, A. S. K.; Hutchings, G. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7896 and references therein.
6. Pyykkö, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4412
7. Pyykkö, P. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1967 and references therein.
8. Pyykkö, P. Relativistic Theory of Atoms and Molecules; Springer: Berlin, 2000; Vol. III, pp 108-111.
9. Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 4442
10. Pina, C. D.; Falletta, E.; Prati, L.; Rossi, M. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2077 and references therein.
11. Haruta, M.; Kobayashi, T.; Samo, H.; Yamada, N. Chem. Lett. 1987, 405
12. Haruta, M.; Yamada, N.; Kobayashi, T.; Ijima, S. Catal. Today 1989, 115, 301
13. Haruta, M. Catal. Today 1997, 36, 115
14. Haruta, M. Catal. Today 1997, 36, 153
15. Bond, G. C. Catal. Today 2002, 72, 5
16. Wesendrup, R.; Hunt, T.; Schwerdtfeger, P. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9356
17. Häkkinen, H.; Moseler, M.; Landman, U. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 033401
18. Hashmi, A. S. K.; Hutchings, G. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7896 and references therein.
19. Chen, M. S.; Goodman, D. W. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 739 and references therein.
20. Chen, M. S.; Goodman, D. W. Catal. Today 2006, 111, 22 and references therein.
21. Chen, M. S.; Goodman, D. W. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1860 and references therein.
22. Chen, M. S.; Goodman, D. W. Science 2004, 306, 252. 17
23. Bond, G. C.; Louis, C.; Thompson, D. T. Catalysis by Gold; Imperial College Press: London, 2006.
24. Herzing, A. A.; Kiely, C. J.; Carley, A. F.; Landon, P.; Hutchings, G. J. Science 2008, 321, 1331
25. Barnard, A.; Curtiss, L. A. ChemPhysChem 2006, 7, 1544
26. Gruene, P.; Rayner, D. M.; Redlich, D. M.; van der Meer, A. F. G.; Lynon, J. T.; Meijer, G.; Fielicke, A. Science 2008, 321, 674
27. Li, J.; Li, X.; Zhai, H.-J.; Wang, L. S. Science 2003, 299, 864
28. Bulusu, S.; Li, X.; Wang, L. S.; Zeng, X. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 8326
29. Häkkinen, H.; Landman, U. Phys. Rev. B 2000, 62, R2287
30. Furche, F.; Ahlrichs, R.; Weis, P.; Jacob, C.; Glib, S.; Bierweiler, T.; Kappes, M. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6982
31. Häkkinen, H.; Yoon, B.; Landman, U.; Li, X.; Zhai, H. J.; Wang, L. S. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6168
32. Lechtken, A.; Neiss, C.; Kappes, M. M.; Schooss, D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 4344
33. Johansson, M. P.; Lechtken, A.; Schooss, D.; Kappes, M. M.; Furche, F. Phys. Rev. A 2008, 77, 053202
34. Xing, X.; Yoon, B.; Landman, U.; Parks, J. H. Phys. Rev. B 2006, 74, 165423
35. Yoon, B.; Koskinen, P.; Huber, B.; Kostko, O.; von Issendorff, B.; Häkkinen, H.; Moseler, M.; Landman, U. Chem. Phys. Chem. 2007, 8, 157
36. Schaefer, B.; Pal, R.; Khetrapal, N. S.; Amsler, M.; Sadeghi, A.; Blum, V.; Zeng, X. C.; Goedecker, S.; Wang, L. S. ACS Nano 2014, 7, 7413
37. Huang, W.; Bulusu, S.; Pal, R.; Zeng, X. C.; Wang, L. S. ACS Nano 2009, 3, 1225
38. Huang, W.; Pal, R.; Wang, L.-M.; Zeng, X. C.; Wang, L. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 054305
39. Wang, L. M.; Pal, R.; Huang, W.; Zeng, X. C.; Wang, L. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 114306
40. Pal, R.; Wang, L.-M.; Huang, W.; Wang, L. S.; Zeng, X. C. J. Chem. Phys. 2011, 134, 054306
41. Bulusu, S.; Li, X.; Wang, L. S.; Zeng, X. C. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4190
42. Shao, N.; Huang, W.; Gao, Y.; Wang, L. M.; Li, X.; Wang, L. S.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5696
43. Johansson, M. P.; Sundholm, D.; Vaara, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2678
44. Ji, M.; Gu, X.; Li, X.; Gong, X.; Li, J.; Wang, L. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7119
45. Jalbout, A. F.; Contreras-Torres, F. F.; Prez, L. A.; Garzn, I. L. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 353
46. Johansson, M. P.; Vaara, J.; Sundholm, D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19311
47. Shao, N.; Huang, W.; Mei, W.-N.; Wang, L. S.; Wu, Q.; Zeng, X. C. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 6887
48. Huang, W.; Ji, M.; Dong, C. D.; Gu, X.; Wang, L. M.; Gong, X. G.; Wang, L. S. ACS Nano 2008, 2, 897
49. Teo, B. K.; Sloane, N. J. A. Inorg. Chem. 1985, 24, 4545
50. Turner, M.; Golovko, V. B.; Vaughan, O. P. H.; Abdulkin, P.; Berenguer-Murcia, A.; Tikhov, M. S.; Johnson, B. F. G.; Lambert, R. M. Nature 2008, 454, 981
51. Boyen, H.-G.; Kästle, G.; Weigl, F.; Koslowski, B.; Dietrich, C.; Ziemann, P.; Spatz, J. P.; Riethmüller, S.; Hartmann, C.; Möller, M.; Schmid, G.; Garnier, M. G.; Oelhafen, P. Science 2002, 297, 1533
52. Häberlen, O. D.; Chung, S.-C.; Stener, M.; Rösch, N. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5189
53. Pei, Y.; Shao, N.; Gao, Y.; Zeng, X. C. ACS Nano 2010, 4, 2009
54. Cleveland, C. L.; Landman, U.; Schaaff, T. G.; Shafigullin, M. N.; Stephens, P. W.; Whetten, R. L. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 1873
55. Wang, Z. W.; Palmer, R. E. Nano Lett. 2012, 12, 5510
56. Koga, K.; Takeo, H.; Ikeda, T.; Ohshima, K. Phys. Rev. B 1998, 57, 4053
57. Koga, K.; Ikeshoji, T.; Sugawara, K.-I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 115507
58. Li, Z. Y.; Young, N. P.; Vece, M. D.; Paloma, S.; Palmer, R. E.; Bleloch, A. L.; Curley, B. C.; Johnston, R. L.; Jiang, J.; Yuan, J. Nature 2008, 451, 46
59. Curley, B. C.; Johnston, R. L.; Young, N. P.; Li, Z. Y.; Vece, M. D.; Palmer, R. E.; Bleloch, A. L. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 17846
60. Wang, Z. W.; Palmer, R. E. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 245502
61. Barnard, A. S.; Lin, X. M.; Curtiss, L. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24465
62. Haruta, M. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 110, 123
63. Schimpf, S.; Lucas, M.; Mohr, C.; Rodemerck, U.; Bruckner, A.; Radnik, J.; Hofmeister, H.; Claus, P. Catal. Today 2002, 72, 63
64. Okumura, M.; Nakamura, S.; Tsubota, S.; Nakamura, T.; Azuma, M.; Harta, M. Catal. Lett. 1998, 51, 53
65. Schubert, M. M.; Hackenberg, S.; Veen, A. C.; Muhler, M.; Plzak, V.; Behm, R. J. Catal. 2001, 197, 113
66. Lopez, N.; Janssens, T. V. W.; Clausen, B. S.; Xu, Y.; Mavrikakis, M.; Bligaard, T.; Nøskov, J. K. J. Catal. 2004, 223, 232
67. Janssens, T. V. W.; Carlsson, A.; Puig-Molina, A.; Clausen, B. S. J. Catal. 2006, 240, 108
68. Lin, S. D.; Bollinger, M.; Vannice, M. A. Catal. Lett. 1993, 17, 245
69. Lee, S.-J.; Gavriilidis, A. J. Catal. 2002, 206, 305
70. Calla, J.; Bore, M. T.; Datye, A. K.; Davis, R. J. Catal. 2006, 238, 458
71. Overbury, S. H.; Schwartz, V.; Mullins, D. R.; Yan, W.; Dai, S. J. Catal. 2006, 241, 56
72. Yan, Z.; Chinta, S.; Mohamed, A. A.; Fackler, J. P.; Goodman, D. W. Catal. Lett. 2006, 111, 15
73. Hvolbæk, B.; Janssens, T. V. W.; Clausen, B. S.; Falsig, H.; Christensen, C. H.; Nøskov, J. K. Nanotoday 2007, 2, 14
74. Gao, Y.; Shao, N.; Pei, Y.; Chen, Z.; Zeng, X. C. ACS Nano 2011, 5, 7818
75. Liu, C.; Tan, Y.; Lin, S.; Li, H.; Wu, X.; Li, L.; Pei, Y.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2583
76. Janssens, T. V. W.; Clausen, B. S.; Hvolbæk, B.; Falsig, H.; Christensen, C. H.; Bligaard, T.; Nøskov, J. K. Top. Catal. 2007, 44, 15
77. Lopez, N.; Nøskov, J. K.; Janssens, T. V. W.; Carlsson, A.; Puig-Molina, A.; Clausen, B. S.; Grunwaldt, J.-D. J. Catal. 2004, 225, 86
78. Plasencia, M.; Pedersen, A.; Arnaldsson, A.; Jonsson, H. Comput. Geosci. 2014, 65, 110
79. VandeVondele, J.; Krack, M.; Mohamed, F.; Parrinello, M.; Chassaing, T.; Hutter J. Comput. Phys. Commun. 2005, 167, 103
80. Lippert, G.; Hutter, J.; Parrinello, M. Mol. Phys. 1997, 92, 477
81. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
82. Goedecker, S.; Teter, M.; Hutter, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 1703
83. Hartwigsen, C.; Goedecker, S.; Hutter, J. Phys. Rev. B 1998, 58, 3641
84. Tao, J.; Perdew, J. P.; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 146401
85. Shi, Y. K.; Li, Z. H.; Fan, K.-L. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10297
86. Halgren, T. A.; Lipscomb, W. N. Chem. Phys. Lett. 1977, 49, 225
87. Peng, C. Y.; Schlegel, H. B. Isr. J. Chem. 1993, 33, 449
88. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508
89. Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756
90. Plant, S. R.; Cao, L.; Palmer, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7559
91. Jensen, P.; Blase, X.; Ordejón, P. Surf. Sci. 2004, 564, 173
92. Li, L.; Gao, Y.; Li, H.; Zhao, Y.; Pei, Y.; Chen, Z. F.; Zeng, X. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19336