Presence of gap states at Cu/TiO2 anatase surfaces: Consequences for the photocatalytic activity

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 119, Issue 12, 2015, Pages 6696-6702

  Seriani, Nicola ^a   Pinilla, Carlos ^b,c   Crespo, Yanier ^a,d  

^a ABDUS SALAM INTERNATIONAL CENTRE FOR THEORETICAL PHYSICS   (Italy)

^b UNIVERSITY COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^c UNIVERSIDAD DEL NORTE   (Colombia)

^d International Institute of Physics   (Brazil)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINARY ALLOYS; COPPER; COPPER ALLOYS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC STRUCTURE; OXIDE MINERALS; TITANIUM ALLOYS; TITANIUM DIOXIDE;

ANATASE SURFACES; EXCESS ELECTRONS; FIRST-PRINCIPLES SIMULATIONS; MODIFIED TITANIA; PHOTOCATALYTIC APPLICATION; PHOTOCATALYTIC PROCESS; PHOTOGENERATED ELECTRONS; PHOTOPRODUCTIONS;

PHOTOCATALYTIC ACTIVITY;

EID: 84925936200     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b00846     Document Type: Article

References (96)

1. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 5358
2. Asahi, R.; Morikawa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science 2001, 293, 269
3. Serpone, N.; Emeline, A. V. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 673
4. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 11849
5. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 663
6. Maeda, K.; Domen, K. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2655
7. Teoh, W. Y.; Scott, J. A.; Amal, R. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 629
8. Girish Kumar, S.; Devi, L. G. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 13211
9. Chen, X.-B.; Liu, L.; Yu, P. Y.; Mao, S. S. Science 2011, 331, 746
10. Tao, J.-G.; Luttrell, T.; Batzill, M. Nat. Chem. 2011, 3, 296
11. Linic, S.; Christopher, P.; Ingram, D. B. Nat. Mater. 2011, 10, 911
12. Lee, J. H.; Hevia, D. F.; Selloni, A. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 016101
13. Seriani, N.; Pinilla, C.; Cereda, S.; De Vita, A.; Scandolo, S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 11062
14. Varghese, O. K.; Paulose, M.; LaTempa, T. J.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2009, 9, 731
15. Roy, S. C.; Varghese, O. K.; Paulose, M.; Grimes, C. A. ACS Nano 2010, 4, 1259
16. Shankar, K.; Basham, J. I.; Allam, N. K.; Varghese, O. K.; Mor, G. K.; Feng, X.; Paulose, M.; Seabold, J. A.; Choi, K.-S.; Grimes, C. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6327
17. Montini, T.; Gombac, V.; Sordelli, L.; Delgado, J. J.; Chen, X.-W.; Adami, G.; Fornasiero, P. ChemCatChem 2011, 3, 574
18. Cargnello, M.; Gasparotto, A.; Gombac, V.; Montini, T.; Barreca, D.; Fornasiero, P. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 28, 4309
19. Barreca, D.; Carraro, G.; Gombac, V.; Gasparotto, A.; Maccato, C.; Fornasiero, P.; Tondello, E. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2611
20. Gombac, V.; Sordelli, L.; Montini, T.; Delgado, J. J.; Adamski, A.; Adami, G.; Cargnello, M.; Bernal, S.; Fornasiero, P. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 3916
21. Yoong, L. S.; Chong, F. K.; Dutta, B. K. Energy 2009, 34, 1652
22. Lopez, R.; Gomez, R.; Llanos, M. E. Catal. Today 2009, 148, 103
23. Tang, W.; Peterson, A. A.; Varela, A. S.; Jovanov, Z. P.; Bech, L.; Durand, W. J.; Dahl, S.; Nørskov, J. K.; Chorkendorff, I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 76
24. Li, C. W.; Ciston, J.; Kanan, M. W. Nature 2014, 508, 504
25. Liu, L.; Gao, F.; Zhao, H.; Li, Y. Appl. Catal. B: Environ. 2013, 134-135, 349
26. Liu, D.; Fernandez, Y.; Ola, O.; Mackintosh, S.; Maroto-Valer, M.; Parlett, C. M. A.; Lee, A. F.; Wu, J. C. S. Catal. Commun. 2012, 25, 78
27. Liu, L.; Li, Y. Aerosol Air Qual. Res. 2013, 14, 453
28. Henderson, M. A.; Epling, W. S.; Peden, C. H. F.; Perkins, C. L. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 534
29. Kurtz, R. L.; Stock-Bauer, R.; Msdey, T. E.; Roman, E.; De Segovia, J. L. Surf. Sci. 1989, 218, 178
30. Setvin, M.; Franchini, C.; Hao, X.; Schmid, M.; Janotti, A.; Kaltak, M.; van de Walle, C. G.; Kresse, G.; Diebold, U. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 086402
31. Wendt, S.; Sprunger, P. T.; Lira, E.; Madsen, G. K. H.; Li, Z.; Hansen, J. Ø; Matthiesen, J.; Blekinge-Rasmussen, A.; Lægsgaard, E.; Hammer, B.; Besenbacher, F. Science 2008, 320, 1755
32. Bennett, R. A. PhysChemComm 2000, 3, 9
33. Pang, C. L.; Lindsay, R.; Thornton, G. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2328
34. Zuo, F.; Wang, L.; Wu, T.; Zhang, Z.; Borchardt, D.; Feng, P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11856
35. Tung, R. T. Appl. Phys. Rev. 2014, 1, 011304
36. Park, J. B.; Graciani, J.; Evans, J.; Stacchiola, D.; Senanayke, S. D.; Barrio, L.; Liu, P.; Sanz, J. F.; Hrbek, J.; Rodriguez, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 356
37. Zhou, J.; Kang, Y. C.; Ma, S.; Chen, D. A. Surf. Sci. 2004, 562, 113
38. Chun, W.-J.; Koike, Y.; Ijima, K.; Fujikawa, K.; Ashima, H.; Nomura, M.; Iwasawa, Y.; Asakura, K. Chem. Phys. Lett. 2007, 433, 345
39. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
40. Anisimov, V. I.; Korotin, M. A.; Mylnikova, A. S.; Kozhevnikov, A. V.; Korotin, D. M.; Lorenzana, J. Phys. Rev. B 2004, 70, 172501
41. Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 166803
42. Morgan, B. J.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2007, 601, 5034
43. Camellone, M. F.; Kowalski, P. M.; Marx, D. Phys. Rev. B 2011, 84, 035413
44. Finazzi, E.; di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 154113
45. Deák, P.; Aradi, B.; Frauenheim, T. Phys. Rev. B 2011, 83, 155207
46. Deskins, N. A.; Dupuis, M. Phys. Rev. B 2007, 75, 195212
47. Shibuya, T.; Yasuoka, K.; Mirbt, S.; Sanyal, B. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 9429
48. Finazzi, E.; Di Valentin, C.; Pacchioni, G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3382
49. Deskins, N. A.; Rousseau, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14583
50. Pan, H.; Gu, B.; Zhang, Z. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 3074
51. Janotti, A.; Varley, J. B.; Rinke, P.; Umezawa, N.; Kresse, G.; van de Walle, C. G. Phys. Rev. B 2010, 81, 085212
52. Deák, P.; Kullgren, J.; Frauenheim, T. Phys. Status Solidi R 2014, 8, 583
53. Kowalski, P. M.; Camellone, M. F.; Nair, N. N.; Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 146405
54. Li, S.; Jena, P. Phys. Rev. B 2009, 79, 201204(R)
55. Giannozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502
56. Scandolo, S.; Giannozzi, P.; Cavazzoni, C.; de Gironcoli, S.; Pasquarello, A.; Baroni, S. Z. Kristallogr. 2005, 220, 574
57. Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892
58. Dudarev, S. L.; Botton, G. A.; Savrasov, S. Y.; Humphreys, C. J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. B 1998, 57, 1505
59. Cococcioni, M.; De Gironcoli, S. Phys. Rev. B 2005, 71, 035105
60. Scanlon, D. O.; Walsh, A.; Morgan, B. J.; Watson, G. W.; Payne, D. J.; Egdell, R. G. Phys. Rev. B 2009, 79, 035101
61. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188
62. Li, G.; Gray, K. A. Chem. Phys. 2007, 339, 173
63. Lazzeri, M.; Vittadini, A.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2001, 63, 155409
64. Cheng, H.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2009, 79, 092101
65. Balducci, G. Chem. Phys. Lett. 2010, 494, 54
66. Nunzi, F.; Mosconi, E.; Storchi, L.; Ronca, E.; Selloni, A.; Grätzel, M.; de Angelis, F. Eng. Environ. Sci. 2013, 6, 1221
67. Zhang, J.; Zhang, M.; Han, Y.; Li, W.; Meng, X.; Zong, B. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19506
68. Mazheika, A. S.; Bredow, T.; Matulis, V. E.; Ivashkevich, O. A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 17368
69. Ferrando, R.; Rossi, G.; Levi, A. C.; Kuntova, Z.; Nita, F.; Jelea, A.; Mottet, C.; Barcaro, G.; Fortunelli, A.; Goniakowski, J. J. Chem. Phys. 2009, 130, 174702
70. Seriani, N.; Mittendorfer, F.; Kresse, G. J. Chem. Phys. 2010, 132, 024711
71. Paz-Borbon, L. O.; Barcaro, G.; Fortunelli, A.; Levchenko, S. V. Phys. Rev. B 2012, 85, 155409
72. Heard, C. J.; Heiles, S.; Vajda, S.; Johnston, R. L. Nanoscale 2014, 6, 11777
73. Giordano, L.; Pacchioni, G.; Bredow, T.; Sanz, J. F. Surf. Sci. 2001, 471, 21
74. Jiang, M.; Zeng, Q.; Zhang, T.; Yang, M.; Jackson, K. A. J. Chem. Phys. 2012, 136, 104501
75. Bader, R. F. W. Atoms in Molecules: A Quantum Theory; Oxford University Press: New York, 1990.
76. Seriani, N. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 255502
77. Resta, R. Nature 2008, 453, 735
78. Seriani, N.; Jin, Z.; Pompe, W.; Ciacchi, L. Colombi. Phys. Rev. B 2007, 76, 155421
79. Dianat, A.; Seriani, N.; Bobeth, M.; Cuniberti, G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9273
80. Löwdin, P.-O. Phys. Rev. 1955, 97, 1474
81. Seriani, N. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22974
82. Islam, M. S.; Fisher, C. A. J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 185
83. Giordano, L.; Pacchioni, G.; Bredow, T.; Sanz, J. F. Surf. Sci. 2001, 471, 21
84. Bredow, T.; Aprá, E.; Catti, M.; Pacchioni, G. Surf. Sci. 1998, 418, 150
85. Mellan, T. A.; Maenetja, K. P.; Ngoepe, P. E.; Woodley, S. M.; Catlow, C. R. A.; Grau-Crespo, R. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 14879
86. Crespo, Y.; Seriani, N. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 16538
87. Henrich, V. E.; Dresselhaus, G.; Zeiger, H. J. Phys. Rev. Lett. 1976, 36, 1335
88. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53
89. Ganduglia-Pirovano, M. V.; Hofmann, A.; Sauer, J. Surf. Sci. Rep. 2007, 62, 219
90. Berger, T.; Sterrer, M.; Diwald, O.; Knözinger, E.; Panayotov, D.; Thompson, T. L.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6061
91. Wang, Y.; Sun, H.-J.; Tan, S.-J.; Feng, H.; Cheng, Z.-W.; Zhao, J.; Zhao, A.; Wang, B.; Luo, Y.; Yang, J.-L.; Hou, J.-G. Nat. Commun. 2013, 4, 2214
92. Serpone, N. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24287
93. Nowotny, J.; Bak, T.; Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18492
94. Lin, Z.; Orlov, A.; Lambert, R. M.; Payne, M. C. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20948
95. Xing, M.; Fang, W.; Nasir, M.; Ma, Y.; Zhang, J.; Anpo, M. J. Catal. 2013, 297, 236
96. Hamdy, M. S.; Amrollahi, R.; Mul, G. ACS Catal. 2012, 2, 2641