First-Principles Study of the Role of O2 and H2O in the Decoupling of Graphene on Cu(111)

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 34, 2016, Pages 10986-10994

  Wong, Kester ^a,b   Kang, Seok Ju ^b   Bielawski, Christopher W ^a,b   Ruoff, Rodney S ^a,b   Kwak, Sang Kyu ^a,b  

^a Institute for Basic Science   (South Korea)

^b Ulsan National Institute of Science and Technology   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC PROPERTIES; INTERFACES (MATERIALS); MOLECULAR OXYGEN; NANORIBBONS; OXYGEN;

AB INITIO DENSITY FUNCTIONAL THEORIES (DFT); DECOUPLING MECHANISM; FIRST-PRINCIPLES STUDY; GRAPHENE NANORIBBON (GNR); IDENTICAL CONDITIONS; OXYGEN INTERCALATION; SEQUENTIAL REACTION; STRUCTURAL AND ELECTRONIC PROPERTIES;

GRAPHENE;

COPPER; GRAPHENE; NANORIBBON; OXYGEN; OXYGEN DERIVATIVE; WATER;

AB INITIO CALCULATION; ADSORPTION; ARTICLE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DISSOCIATION; HYBRIDIZATION; HYDROLYSIS; OXIDATION; REACTION ANALYSIS;

EID: 84984924889     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b05333     Document Type: Article

References (66)

1. Li, X.; Cai, W.; An, J.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D.; Piner, R.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E.; Banerjee, S. K.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Science 2009, 324, 1312-1314 10.1126/science.1171245
2. Lu, A.-Y.; Wei, S.-Y.; Wu, C.-Y.; Hernandez, Y.; Chen, T.-Y.; Liu, T.-H.; Pao, C.-W.; Chen, F.-R.; Li, L.-J.; Juang, Z.-Y. RSC Adv. 2012, 2, 3008-3013 10.1039/c2ra01281b
3. Gupta, P.; Dongare, P. D.; Grover, S.; Dubey, S.; Mamgain, H.; Bhattacharya, A.; Deshmukh, M. M. Sci. Rep. 2014, 4, 3882 10.1038/srep03882
4. Ogawa, S.; Yamada, T.; Ishidzuka, S.; Yoshigoe, A.; Hasegawa, M.; Teraoka, Y.; Takakuwa, Y. Jpn. J. Appl. Phys. 2013, 52, 110122 10.7567/JJAP.52.110122
5. Sun, W.; Wang, L.; Wu, T.; Wang, M.; Yang, Z.; Pan, Y.; Liu, G. Chem. Mater. 2015, 27, 2367-2373 10.1021/cm5043099
6. Schriver, M.; Regan, W.; Gannett, W. J.; Zaniewski, A. M.; Crommie, M. F.; Zettl, A. ACS Nano 2013, 7, 5763-5768 10.1021/nn4014356
7. Nam, T.-H.; Lee, J.-H.; Choi, S.-R.; Yoo, J.-B.; Kim, J.-G. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 11810-11817 10.1016/j.ijhydene.2014.05.132
8. Blume, R.; Kidambi, P. R.; Bayer, B. C.; Weatherup, R. S.; Wang, Z.-J.; Weinberg, G.; Willinger, M.-G.; Greiner, M.; Hofmann, S.; Knop-Gericke, A.; Schlogl, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 25989-26003 10.1039/C4CP04025B
9. Zhang, W.-B.; Chen, C. J. Phys. D: Appl. Phys. 2015, 48, 015308 10.1088/0022-3727/48/1/015308
10. Sutter, P.; Sadowski, J. T.; Sutter, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8175-8179 10.1021/ja102398n
11. Grånäs, E.; Andersen, M.; Arman, M. A.; Gerber, T.; Hammer, B.; Schnadt, J.; Andersen, J. N.; Michely, T.; Knudsen, J. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 16438-16447 10.1021/jp4043045
12. Nilsson, L.; Andersen, M.; Balog, R.; Lægsgaard, E.; Hofmann, P.; Besenbacher, F.; Hammer, B.; Stensgaard, I.; Hornekær, L. ACS Nano 2012, 6, 10258-10266 10.1021/nn3040588
13. Jin, L.; Fu, Q.; Dong, A.; Ning, Y.; Wang, Z.; Bluhm, H.; Bao, X. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 12391-12398 10.1021/jp5034855
14. Feng, X.; Maier, S.; Salmeron, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5662-5668 10.1021/ja3003809
15. Kidambi, P. R.; Bayer, B. C.; Blume, R.; Wang, Z.-J.; Baehtz, C.; Weatherup, R. S.; Willinger, M.-G.; Schloegl, R.; Hofmann, S. Nano Lett. 2013, 13, 4769-4778 10.1021/nl4023572
16. Gattinoni, C.; Michaelides, A. Surf. Sci. Rep. 2015, 70, 424-447 10.1016/j.surfrep.2015.07.001
17. Wu, R.; Gan, L.; Ou, X.; Zhang, Q.; Luo, Z. Carbon 2016, 98, 138-143 10.1016/j.carbon.2015.11.002
18. Johnston, S. M.; Mulligan, A.; Dhanak, V.; Kadodwala, M. Surf. Sci. 2002, 519, 57-63 10.1016/S0039-6028(02)02164-7
19. Ford, D. C.; Nilekar, A. U.; Xu, Y.; Mavrikakis, M. Surf. Sci. 2010, 604, 1565-1575 10.1016/j.susc.2010.05.026
20. Wang, G.-C.; Nakamura, J. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3053-3057 10.1021/jz101150w
21. Zhou, S.; Bongiorno, A. Sci. Rep. 2013, 3, 2484 10.1038/srep02484
22. Bagri, A.; Mattevi, C.; Acik, M.; Chabal, Y. J.; Chhowalla, M.; Shenoy, V. B. Nat. Chem. 2010, 2, 581-587 10.1038/nchem.686
23. Ago, H.; Ohta, Y.; Hibino, H.; Yoshimura, D.; Takizawa, R.; Uchida, Y.; Tsuji, M.; Okajima, T.; Mitani, H.; Mizuno, S. Chem. Mater. 2015, 27, 5377-5385 10.1021/acs.chemmater.5b01871
24. Brown, L.; Lochocki, E. B.; Avila, J.; Kim, C.-J.; Ogawa, Y.; Havener, R. W.; Kim, D.-K.; Monkman, E. J.; Shai, D. E.; Wei, H. I.; Levendorf, M. P.; Asensio, M.; Shen, K. M.; Park, J. Nano Lett. 2014, 14, 5706-5711 10.1021/nl502445j
25. Nguyen, V. L.; Shin, B. G.; Duong, D. L.; Kim, S. T.; Perello, D.; Lim, Y. J.; Yuan, Q. H.; Ding, F.; Jeong, H. Y.; Shin, H. S.; Lee, S. M.; Chae, S. H.; Vu, Q. A.; Lee, S. H.; Lee, Y. H. Adv. Mater. 2015, 27, 1376-1382 10.1002/adma.201404541
26. Chen, X.; Zhao, P.; Xiang, R.; Kim, S.; Cha, J.; Chiashi, S.; Maruyama, S. Carbon 2015, 94, 810-815 10.1016/j.carbon.2015.07.045
27. Wassmann, T.; Seitsonen, A. P.; Saitta, A. M.; Lazzeri, M.; Mauri, F. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 096402 10.1103/PhysRevLett.101.096402
28. Girit, Ç. Ö.; Meyer, J. C.; Erni, R.; Rossell, M. D.; Kisielowski, C.; Yang, L.; Park, C.-H.; Crommie, M. F.; Cohen, M. L.; Louie, S. G.; Zettl, A. Science 2009, 323, 1705-1708 10.1126/science.1166999
29. Zhang, X.; Wang, L.; Xin, J.; Yakobson, B. I.; Ding, F. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3040-3047 10.1021/ja405499x
30. Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 54, 11169-11186 10.1103/PhysRevB.54.11169
31. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50 10.1016/0927-0256(96)00008-0
32. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 1758-1775 10.1103/PhysRevB.59.1758
33. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865 10.1103/PhysRevLett.77.3865
34. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799 10.1002/jcc.20495
35. Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901-9904 10.1063/1.1329672
36. Henkelman, G.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9978-9985 10.1063/1.1323224
37. Kawai, T.; Miyamoto, Y.; Sugino, O.; Koga, Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2000, 62, R16349-R16352 10.1103/PhysRevB.62.R16349
38. Ma, L.; Zeng, X. C.; Wang, J. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 4099-4105 10.1021/acs.jpclett.5b01841
39. Li, X.; Feng, J.; Wang, E.; Meng, S.; Klimeš, J.; Michaelides, A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 085425 10.1103/PhysRevB.85.085425
40. Artyukhov, V. I.; Hao, Y.; Ruoff, R. S.; Yakobson, B. I. Phys. Rev. Lett. 2015, 114, 115502 10.1103/PhysRevLett.114.115502
41. Wang, Q.; Wei, L.; Sullivan, M.; Yang, S.-W.; Chen, Y. RSC Adv. 2013, 3, 3046-3053 10.1039/c2ra23105k
42. Giovannetti, G.; Khomyakov, P. A.; Brocks, G.; Karpan, V. M.; van den Brink, J.; Kelly, P. J. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 026803 10.1103/PhysRevLett.101.026803
43. Khomyakov, P. A.; Giovannetti, G.; Rusu, P. C.; Brocks, G.; van den Brink, J.; Kelly, P. J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 79, 195425 10.1103/PhysRevB.79.195425
44. Mi, X.; Meunier, V.; Koratkar, N.; Shi, Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 155436 10.1103/PhysRevB.85.155436
45. Li, Y.; Zhang, W.; Morgenstern, M.; Mazzarello, R. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 216804 10.1103/PhysRevLett.110.216804
46. Li, Y.; Subramaniam, D.; Atodiresei, N.; Lazić, P.; Caciuc, V.; Pauly, C.; Georgi, A.; Busse, C.; Liebmann, M.; Blügel, S.; Pratzer, M.; Morgenstern, M.; Mazzarello, R. Adv. Mater. 2013, 25, 1967-1972 10.1002/adma.201204539
47. Jiang, D.-E.; Sumpter, B. G.; Dai, S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 134701 10.1063/1.2715558
48. Golubeva, E. N.; Zubanova, E. M.; Zhidomirov, G. M. J. Phys. Org. Chem. 2013, 26, 724-729 10.1002/poc.3093
49. López-Moreno, S.; Romero, A. H. J. Chem. Phys. 2015, 142, 154702 10.1063/1.4917259
50. Habraken, F. H. P. M.; Kieffer, E. P.; Bootsma, G. A. Surf. Sci. 1979, 83, 45-59 10.1016/0039-6028(79)90479-5
51. Fujita, K.; Ando, D.; Uchikoshi, M.; Mimura, K.; Isshiki, M. Appl. Surf. Sci. 2013, 276, 347-358 10.1016/j.apsusc.2013.03.096
52. Xu, Y.; Mavrikakis, M. Surf. Sci. 2001, 494, 131-144 10.1016/S0039-6028(01)01464-9
53. Kerr, J. A. Anal. Chim. Acta 1982, 144, 298 10.1016/S0003-2670(01)95552-7
54. Sueyoshi, T.; Sasaki, T.; Iwasawa, Y. Surf. Sci. 1996, 365, 310-318 10.1016/0039-6028(96)00738-8
55. Jensen, F.; Besenbacher, F.; Lægsgaard, E.; Stensgaard, I. Surf. Sci. 1991, 259, L774-L780 10.1016/0039-6028(91)90550-C
56. Dubois, L. H. Surf. Sci. 1982, 119, 399-410 10.1016/0039-6028(82)90306-5
57. Phatak, A. A.; Delgass, W. N.; Ribeiro, F. H.; Schneider, W. F. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7269-7276 10.1021/jp810216b
58. Gokhale, A. A.; Dumesic, J. A.; Mavrikakis, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1402-1414 10.1021/ja0768237
59. Campbell, C. T.; Daube, K. A. J. Catal. 1987, 104, 109-119 10.1016/0021-9517(87)90341-1
60. Thiel, P. A.; Madey, T. E. Surf. Sci. Rep. 1987, 7, 211-385 10.1016/0167-5729(87)90001-X
61. Fajín, J. L. C.; Illas, F.; Gomes, J. R. B. J. Chem. Phys. 2009, 130, 224702 10.1063/1.3149851
62. Wong, C. F.; Hayduk, W. Can. J. Chem. Eng. 1990, 68, 849-859 10.1002/cjce.5450680516
63. Sumer, A.; Chaudhuri, S. J. Chem. Phys. 2015, 142, 124703 10.1063/1.4914901
64. Wlasny, I.; Dabrowski, P.; Rogala, M.; Pasternak, I.; Strupinski, W.; Baranowski, J. M.; Klusek, Z. Corros. Sci. 2015, 92, 69-75 10.1016/j.corsci.2014.11.027
65. Platzman, I.; Brener, R.; Haick, H.; Tannenbaum, R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1101-1108 10.1021/jp076981k
66. Duong, D. L.; Han, G. H.; Lee, S. M.; Gunes, F.; Kim, E. S.; Kim, S. T.; Kim, H.; Ta, Q. H.; So, K. P.; Yoon, S. J.; Chae, S. J.; Jo, Y. W.; Park, M. H.; Chae, S. H.; Lim, S. C.; Choi, J. Y.; Lee, Y. H. Nature 2012, 490, 235-239 10.1038/nature11562