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FeO/Pt(111)与FeO2/Pt(111)的几何、电子结构及表面氧活性的第一性原理研究(英文)
  • ISSN号:0253-9837
  • 期刊名称:《催化学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643.3[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室
  • 相关基金:supported by the National Natural Science Foundation of China(21225315,21173210);the National Basic Research Program of China(973 Program,2013CB834603)~~
中文摘要:

采用密度泛函理论系统研究了超薄氧化物膜/金属体系FeO/Pt和FeO2/Pt及其表面不同区域(FCC,HCP和TOP)的几何结构、电子性质及氧的活性.研究发现,表面O-Fe高度差δz作为一个重要的特征结构参数直接影响局域表面静电势和表面氧的结合能:δz越大,静电势越大,氧的结合能越弱.计算发现,在FeO/Pt体系中,δz顺序为FCC】HCP】TOP,而FeO2/Pt中是FCC】TOP】HCP.此外,在FeO/Pt中,电荷转移方向是从氧化物膜到衬底,Fe的表观价态为+2.36,表面功函较纯Pt(111)的变化可忽略;而FeO2/Pt中,电荷转移的方向是从衬底到氧化物,Fe的表观价态为+2.95,表面功函较纯Pt增加1.24eV.进一步分析了电荷转移和表面偶极对电子性质的作用机制.这些研究结果对于认识超薄氧化物薄膜对表面几何结构、电子性质、表面氧活性的调制具有重要的启示意义.

英文摘要:

The ultrathin oxide films of bilayer FeO and trilayer FeO2 superstructures on Pt(111) with periodic-ity of (√84 √84)R10.9° are studied in detail by density functional theory, and the corresponding structural properties, electronic properties, and oxygen activities in different domains (FCC, HCP, and TOP) are calculated. It is found that for both superstructures, the in-plane lattice constants slightly increase in the order FCC < HCP < TOP. The calculated order of the surface corrugation (O-Fe rumpling) is FCC > HCP > TOP for FeO/Pt(111), and FCC > TOP > HCP for FeO2 /Pt(111). The surface electrostatic potentials and the binding energies of the surface oxygen atoms are found to follow the same order as the surface corrugation. There is net charge transfer from the supported FeO film to the Pt substrate for FeO/Pt(111), and the calculated oxidation state of iron is +2.36. In contrast, for FeO2 /Pt(111), there is charge transfer from the Pt substrate to the supported FeO2 film, and the calculated oxidation state of iron is +2.95 (ferric state). Compared with Pt(111), the change of the surface work function of FeO/Pt(111) is negligible, while it is 1.24 eV for FeO2 /Pt(111). The role of the surface dipole of the supported oxide film and the charge transfer of the ultrathin oxide film are discussed.

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期刊信息
  • 《催化学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院大连化学物理研究所
  • 主编:李灿 张涛
  • 地址:大连市沙河口区中山路457号
  • 邮编:116023
  • 邮箱:chxb@dicp.ac.cn
  • 电话:0411-84379240
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-9837
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1195/O6
  • 邮发代号:8-93
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖,中国科协精品科技期刊示范项目
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19199