Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô phỏng hình ảnh STM dòng không đổi của bề mặt rutile TiO2 (110) cho ứng dụng trong tách nước bằng năng lượng mặt trời
Tóm tắt
Quá trình tách nước bằng năng lượng mặt trời đã cho thấy tiềm năng như một nguồn nhiên liệu hydro thân thiện với môi trường. Việc hiểu rõ các tương tác giữa bề mặt bán dẫn và nước là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả chuyển đổi của các hệ thống tách nước. TiO2 đã được sử dụng rộng rãi như một vật liệu tham khảo và bề mặt rutile đã được nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết. Kính hiển vi quang học điện tử quét (STM) thường được sử dụng để nghiên cứu bề mặt, vì nó thăm dò cấu trúc nguyên tử và điện tử của lớp bề mặt. Một phương pháp hệ thống và có thể chuyển giao để mô phỏng hình ảnh STM dòng không đổi bằng cách sử dụng các phương pháp cơ sở nguyên tử cục bộ đã được báo cáo. Phương pháp này bao gồm việc thêm nhiều hàm p và d khuếch tán hơn vào các tập hợp cơ sở của nguyên tử oxy và titan trên bề mặt, nhằm mô tả các đuôi xa của các dải dẫn và dải hóa trị (và do đó, chân không phía trên bề mặt). Bề mặt rutile TiO2 (110) được xem như một nghiên cứu điển hình.
Từ khóa
#tách nước bằng năng lượng mặt trời #TiO2 #kính hiển vi quang học điện tử quét #bề mặt bán dẫn #mô phỏng hình ảnh STMTài liệu tham khảo
M. Gratzel, Nature 414, 338 (2001).
A. Fujishima and K. Honda, Nature 238, 37 (1972).
J. Tang, J. R. Durrant, and D. R. Klug, Journal of the American Chemical Society 130, 13885 (2008).
A. Cowan, J. Tang, W. Leng, J. Durrant, and D. Klug, The Journal of Physical Chemistry C 114, 4208 (2010).
A. M. Peir, C. Colombo, G. Doyle, J. Nelson, A. Mills, and J. R. Durrant, The Journal of Physical Chemistry B 110, 23255 (2006).
M. Patel, G. Mallia, and N.M. Harrison, in NSTI NANOTECH 2011, TECHNICAL PROCEEDINGS - MICROSYSTEMS, PHOTONICS, SENSORS, FLUIDICS, MODELING, AND SIMULATION, edited by M Laudon and B Romanowicz, (CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP, 6000 BROKEN SOUND PARKWAY NW, STE 300, BOCA RATON, FL 33487–2742 USA, 2011), ISBN, Nanotechnology Conference and Expo (Nanotech 2011), Boston, MA, JUN 13–16, 2011.
M. Patel, G. Mallia, L. Liborio, and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 86, 045302 (2012).
U. Diebold, J. Lehman, T. Mahmoud, M. Kuhn, G. Leonardelli, W. Hebenstreit, M. Schmid, and P. Varga, Surface science 411, 137 (1998).
U. Diebold, J. F. Anderson, K.-O. Ng, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. Lett. 77, 1322 (1996).
D. Muñoz, N. M. Harrison, and F. Illas, Phys. Rev. B 69, 085115 (2004).
J. Muscat, A. Wander, and N. Harrison, Chemical Physics Letters 342, 397 (2001).
G. Mallia and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 75, 165201 (2007).
N. C. Wilson, S. P. Russo, J. Muscat, and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 72, 024110 (2005).
G. Mallia, R. Orlando, M. Llunell, and R. Dovesi, in Computational Materials Science, edited by C. Catlow and E. Kotomin (IOS Press, Amsterdam, 2003), vol. 187 of NATO SCIENCE SERIES, III: Computer and Systems Sciences , pp. 102–121.
C. Di Valentin, G. Pacchioni, and A. Selloni, Phys. Rev. Lett. 97, 166803 (2006).
F. Corà, M. Alfredsson, G. Mallia, D. Middlemiss, W. Mackrodt, R. Dovesi, and R. Orlando, in Principles and Applications of Density Functional Theory in Inorganic Chemistry II, edited by N. Kaltsoyannis and J. McGrady (Springer Berlin / Heidelberg, 2004), vol. 113, pp. 171–232.
G. C. De Fusco, L. Pisani, B. Montanari, and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 79, 085201 (2009).
L. Liborio, G. Mallia, and N. Harrison, Phys. Rev. B 79, 245133 (2009).
C. L. Bailey, L. Liborio, G. Mallia, S. Tomić, and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 81, 205214 (2010).
L. M. Liborio, C. L. Bailey, G. Mallia, S. Tomic, and N. M. Harrison, Journal of Applied Physics 109, 023519 (pages 9) (2011).
E. A. Ahmad, L. Liborio, D. Kramer, G. Mallia, A. R. Kucernak, and N. M. Harrison, Phys. Rev. B 84, 085137 (2011).
R. Dovesi, V. Saunders, C. Roetti, R. Orlando, C. Zicovich-Wilson, F. Pascale, B. Civalleri, K. Doll, N. Harrison, I. Bush, et al., Universit’a di Torino (Torino, 2006).
I. J. Bush, S. Tomi, B. G. Searle, G. Mallia, C. L. Bailey, B. Montanari, L. Bernasconi, J. M. Carr, and N. M. Harrison, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science 467, 2112 (2011), http://www.rspa.royalsocietypublishing.org/content/early/2011/04/06/rspa.2010.0563.full.pdf+html.
C. Di Valentin, The Journal of chemical physics 127, 154705 (2007).
A. Becke, Chem. Phys 98, 5648 (1993).
F. Labat, P. Baranek, C. Domain, C. Minot, and C. Adamo, The Journal of chemical physics 126, 154703 (2007).
C. Pisani, R. Dovesi, and C. Roetti, Hartree-Fock ab initio Treatment of Crystalline Systems, vol. 48 of Lecture Notes in Chemistry (Springer Verlag, Heidelberg, 1988).
J. Muscat, V. Swamy, and N. Harrison, Physical Review B 65, 224112 (2002).
G. Cangiani, A. Baldereschi, M. Posternak, and H. Krakauer, Physical Review B 69, 121101 (2004).
U. Diebold, Applied Physics A: Materials Science & Processing 76, 681 (2003).
D. W. Fischer, Phys. Rev. B 5, 4219 (1972).
K. Hellwege and O. Madelung, Electron Paramagnetic Resonance, Springer-Verlag, Berlin (1984).
R. Martin and F. Illas, Physical review letters 79, 1539 (1997).
I de PR Moreira, F. Illas, and R. Martin, Physical Review B 65, 155102 (2002).
J. Tersoff and D. Hamann, Physical Review B 31, 805 (1985).
W. Hebenstreit, N. Ruzycki, G. Herman, Y. Gao, and U. Diebold, Physical Review B 62, 16334 (2000).