現実的条件でのクラスタにおける準安定誘起反応性:光触媒のためのNドープ(TiO_2)_nの事例研究【JST・京大機械翻訳】

Saini Shikha; Basera Pooja; Kumar Manish; Bhumla Preeti; Bhattacharya Saswata

文献

J-GLOBAL ID：202002277171172850 整理番号：20A2707291

現実的条件でのクラスタにおける準安定誘起反応性:光触媒のためのNドープ(TiO_2)_nの事例研究【JST・京大機械翻訳】

Metastability triggered reactivity in clusters at realistic conditions: a case study of N-doped (TiO₂)_n for photocatalysis

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資料名：
巻： 4 号： 1 ページ： 015001 (14pp) 発行年： 2020年
JST資料番号： W5568A ISSN： 2515-7639 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

光触媒(viz)のための原型モデルシステムを取り上げて,戦略を提示する。与えられた環境条件(即ち,温度(T),圧力()およびドーピング(μ_e))で反応性が強化された光触媒を正確に設計するために,Nドープ(TiO_2)_nクラスタ)。自由エネルギーポテンシャルエネルギー面は,小さなエネルギー窓においてさえ多くの競合する異性体から成るので,強化された活性を有する特定の準安定光触媒の計算設計は,非常に困難である。これは次のように種々のパラメータを固定する必要がある;(i)好ましい形成エネルギー,(ii)低い基本ギャップ,(iii)低励起エネルギー,(iv)高垂直電子親和力(VEA)および(v)低垂直イオン化ポテンシャル(VIP),水分解のための水素発生反応(HER)および酸素発生反応(OER)を駆動する。ここでは,大域的最小構造のみを考慮したいくつかの第一原理に基づく方法論を統合することにより,活性を著しく過小評価できることを示した。最初に,一連の遺伝的アルゴリズム(すなわち,従来の最小総エネルギー(GA)を有するクラスタの探索)を用いて,N-ドープ(TiO_2)_n(n=4-10,15,20)(メタ)安定クラスタをモデル化するために,高いVEA((GA))と低いVIP((GA))を有するクラスタを検索した。次に,ab initio原子論的熱力学を用いてその自由エネルギーを同定し,準安定構造が自由エネルギー大域的極小からあまりにも遠いことを確認した。N-置換((N))は高度に配位した酸素サイトに存在するが,N-格子間((NO))と分裂-格子間((N))はダングリング酸素サイトに有利であった。(NO)と(Nドープ状態)は有限温度(T)と圧力(T)で熱力学的に安定である。面白いことに,各タイプの欠陥(すなわち,置換,格子間原子)は基本的ギャップと励起エネルギーをかなり減少させる。しかし,(N)ドープクラスタは,Pourbaix相図ではそれほど可能性が低いが,(N)および(NO)ドープ準安定クラスタは,相境界近傍で顕著な占有確率を示した。後者は,最も安定な構造よりも水分解に対してはるかに高い電極触媒活性を確実にする。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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光化学一般 , 光化学反応

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