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氧化物表面氧空位形成及后续分子吸附的密度泛函理论计算

DOI：10.1021/acs.jpcc.8b11279 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 表面氧空位形成能（EOvac）是决定金属氧化物催化活性的重要参数。因此估算这些能量可实现具有潜力的催化剂候选材料的数据驱动设计。本研究测定了多种绝缘体和半导体氧化物的EOvac。统计分析表明，带隙、体相形成能和电子亲和能是显著影响EOvac的关键因素。氧脱附后电子会进入缺陷态，这些态可能位于价带、禁带中部或导带。研究还考察了O2、NO、CO、CO2和H2分子在缺氧表面的后续吸附行为。这些分子优先吸附于缺陷位点，且EOvac被确认为决定吸附模式的主导因素，同时也是与吸附能呈现良好相关性的描述符。
作者： Yoyo Hinuma，Takashi Toyao，Takashi Kamachi，Zen Maeno，Satoru Takakusagi，Shinya Furukawa，Ichigaku Takigawa，Ken-Ichi Shimizu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究金属氧化物表面氧空位形成能（EOvac）及其对催化活性的影响，以及随后分子在缺氧表面的吸附行为。

研究成果

采用相同计算水平的密度泛函理论（DFT）方法，计算了多种绝缘和半导体氧化物表面的氧空位形成能（EOvac）。带隙（BG）、形成能（Eform）和电子亲和能（EA）被证实是决定EOvac的关键性质。将EOvac与相关物理量关联的研究方法，有助于深入理解氧空位形成的能量学机制，并能以更低计算成本实现预测。对缺氧表面后续分子吸附的研究表明，其吸附能与吸附模式强烈依赖于EOvac。

研究不足

所采用的计算精度仍然不足，且金属氧化物表面的种类有限。

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