A systematic DFT study of structure and electronic properties of titanium dioxide.
anatase (101) surface
bulk material
density functional theory
electronic properties
rutile (110) surface
titanium dioxide
Journal
Journal of computational chemistry
ISSN: 1096-987X
Titre abrégé: J Comput Chem
Pays: United States
ID NLM: 9878362
Informations de publication
Date de publication:
24 May 2024
24 May 2024
Historique:
revised:
02
04
2024
received:
28
01
2024
accepted:
08
04
2024
medline:
24
5
2024
pubmed:
24
5
2024
entrez:
24
5
2024
Statut:
aheadofprint
Résumé
DFT functionals are of paramount importance for an accurate electronic and structural description of transition metal systems. In this work, a systematic analysis using some well-known and commonly used DFT functionals is performed. A comparison of the structural and energetic parameters calculated with the available experimental data is made in order to find the adequate functional for an accurate description of the TiO
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Subventions
Organisme : Qatar Shell Research and Technology Center
Organisme : Shell Global Solutions International
Informations de copyright
© 2024 The Authors. Journal of Computational Chemistry published by Wiley Periodicals LLC.
Références
X. Yu, T. J. Marks, A. Facchetti, Nat. Mater. 2016, 15, 383.
M. S. Chavali, M. P. Nikolova, SN Appl. Sci. 2019, 1, 1.
S. G. Sayyed, A. A. Shaikh, P. K. Bhujbal, A. V. Shaikh, H. M. Pathan, P. K. Jha, Chemically Deposited Nanocrystalline Metal Oxide Thin Films, Springer International Publishing, Switzerland 2021, p. 49.
J. C. Védrine, Chin. J. Catal. 2019, 40, 1627.
C. Arrouvel, M. Digne, M. Breysse, H. Toulhoat, P. Raybaud, J. Catal. 2004, 222, 152.
X. Wang, X. Jiang, Q. Wang, T. Zhang, P. Li, M. Wang, Y. Shen, Electrochim. Acta 2020, 340, 135948.
J. Zhang, J. Li, L. Yang, R. Li, F. Zhang, H. Dong, Int. J. Hydrogen Energy 2021, 46, 3964.
Y. Wang, Z. Zhou, C. Wang, L. Zhao, Q. Xia, Front. Chem. 2022, 10, 10.
T. Wang, S. Qiu, Z. Dai, R. Hocking, C. Sun, Appl. Surf. Sci. 2020, 533, 147362.
J. Wan, W. Chen, C. Jia, L. Zheng, J. Dong, X. Zheng, Y. Wang, W. Yan, C. Chen, Q. Peng, D. Wang, Y. Li, Adv. Mater. 2018, 30, 1705369.
E. Samei, M. Taghizadeh, M. Bahmani, Fuel Process. Technol. 2012, 96, 128.
P. Liu, Y. Zhao, R. Qin, L. Gu, P. Zhang, G. Fu, N. Zheng, Sci. Bull. (Beijing) 2018, 63, 675.
R. P. Ye, W. Gong, Z. Sun, Q. Sheng, X. Shi, T. Wang, Y. Yao, J. J. Razink, L. Lin, Z. Zhou, H. Adidharma, J. Tang, M. Fan, Y. G. Yao, Energy 2019, 188, 116059.
H. Jiang, H. Li, H. Xu, Y. Zhang, Fuel Process. Technol. 2007, 88, 988.
Y. Zhang, X. Yang, X. Yang, H. Duan, H. Qi, Y. Su, B. Liang, H. Tao, B. Liu, D. Chen, X. Su, Y. Huang, T. Zhang, Nat. Commun. 2020, 11, 3185.
C. Hernández Mejía, T. W. van Deelen, K. P. de Jong, Nat. Commun. 2018, 9, 4459.
R. Zennaro, M. Tagliabue, C. H. Bartholomew, Catal. Today 2000, 58, 309.
G. Jacobs, T. K. Das, Y. Zhang, J. Li, G. Racoillet, B. H. Davis, Appl. Catal. A Gen. 2002, 233, 263.
W. Chen, Q. Kuang, Q. Wang, Z. Xie, RSC Adv. 2015, 5, 20396.
K. R. Krishna, A. T. Bell, J. Catal. 1991, 130, 597.
S. Lyu, Q. Cheng, Y. Liu, Y. Tian, T. Ding, Z. Jiang, J. Zhang, F. Gao, L. Dong, J. Bao, Q. Ma, Q. H. Yang, X. Li, Appl. Catal. B 2020, 278, 119261.
T. Ohno, K. Sarukawa, K. Tokieda, M. Matsumura, J. Catal. 2001, 203, 82.
L. M. van Koppen, A. Iulian Dugulan, G. Leendert Bezemer, E. J. M. Hensen, J. Catal. 2023, 420, 44.
U. Diebold, Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53.
T. R. Gordon, M. Cargnello, T. Paik, F. Mangolini, R. T. Weber, P. Fornasiero, C. B. Murray, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6751.
R. S. Kavathekar, P. Dev, N. J. English, J. M. D. MacElroy, Mol. Phys. 2011, 109, 1649.
P. M. Kowalski, B. Meyer, D. Marx, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 79, 115410.
L. Vernon, S. D. Kenny, R. Smith, E. Sanville, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 2011, 83, 075412.
N. Roy, Y. Sohn, D. Pradhan, ACS Nano 2013, 7, 2532.
B. Zhang, F. Wei, Q. Wu, L. Piao, M. Liu, Z. Jin, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 6094.
S. Liu, J. Yu, M. Jaroniec, Chem. Mater. 2011, 23, 4085.
M. Lazzeri, A. Vittadini, A. Selloni, Phys. Rev. B 2001, 63, 155409.
A. Kim, D. P. Debecker, F. Devred, V. Dubois, C. Sanchez, C. Sassoye, Appl. Catal. B 2018, 220, 615.
J. M. González Carballo, E. Finocchio, S. García, S. Rojas, M. Ojeda, G. Busca, J. L. G. Fierro, Catal. Sci. Technol. 2011, 1, 1013.
C. He, J. Cheng, X. Zhang, M. Douthwaite, S. Pattisson, Z. Hao, Chem. Rev. 2019, 119, 4471.
J. N. U. Krishnan, S. C. B. Jakka, S. A. Jivanlal, J. Indian Chem. Soc. 2023, 100, 100859.
M. Luna, A. Gonzalez‐Hidalgo, A. Diaz, D. Goma, J. M. Gatica, M. J. Mosquera, J. Environ. Chem. Eng. 2023, 11, 109947.
G. Žerjav, Z. Say, J. Zavašnik, M. Finšgar, C. Langhammer, A. Pintar, J. Environ. Chem. Eng. 2023, 11, 110209.
X. López, J. J. Carbó, C. Bo, J. M. Poblet, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7537.
H. Elhaes, M. Morsy, I. S. Yahia, M. Ibrahim, Opt. Quantum Electron. 2021, 53, 269.
D. Chen, G. W. Wei, J. Comput. Phys. 2010, 229, 4431.
I. Østrøm, M. A. Hossain, P. A. Burr, J. N. Hart, B. Hoex, Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 14119.
H. Vo, S. Zhang, W. Wang, G. Galli, J. Chem. Phys. 2021, 154, 174704.
Z. Xu, Y. V. Joshi, S. Raman, J. R. Kitchin, J. Chem. Phys. 2015, 142, 144701.
M. J. DelloStritto, A. D. Kaplan, J. P. Perdew, M. L. Klein, APL Mater. 2023, 11, 060702.
N. E. Kirchner‐Hall, W. Zhao, Y. Xiong, I. Timrov, I. Dabo, Appl. Sci. (Switzerland) 2021, 11, 2395.
D. Coskun, S. V. Jerome, R. A. Friesner, J. Chem. Theory Comput. 2016, 12, 1121.
Q. Zhao, H. J. Kulik, J. Chem. Theory Comput. 2018, 14, 670.
S. F. Sousa, G. R. P. Pinto, A. J. M. Ribeiro, J. T. S. Coimbra, P. A. Fernandes, M. J. Ramos, J. Comput. Chem. 2013, 34, 2079.
S. Paranthaman, S. Sampathkumar, N. K. Murugasenapathi, J. Chem. Sci. 2018, 130, 164.
F. M. Hossain, A. V. Evteev, I. V. Belova, J. Nowotny, G. E. Murch, Comput. Mater. Sci. 2010, 48, 854.
E. Araujo‐Lopez, L. A. Varilla, N. Seriani, J. A. Montoya, Surf. Sci. 2016, 653, 187.
P. Deák, B. Aradi, T. Frauenheim, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 2011, 83, 155207.
R. Martínez‐Casado, M. Todorović, G. Mallia, N. M. Harrison, R. Pérez, Front. Chem. 2019, 7, 440065.
Y. Zhang, Y. Wang, K. Su, F. Wang, J. Mol. Model. 2022, 28, 1.
T. Zheng, C. Wu, M. Chen, Y. Zhang, P. T. Cummings, J. Chem. Phys. 2016, 145, 044702.
P. N. O. Gillespie, N. Martsinovich, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 4158.
F. Labat, P. Baranek, C. Domain, C. Minot, C. Adamo, J. Chem. Phys. 2007, 126, 154703.
M. Carlo Ye Luo, A. Benali, L. Shulenburger, K. K. Ghose, Y. Liu, T. J. Frankcombe, M. Landmann, E. Rauls, W. G. Schmidt, A. Thilagam, D. J. Simpson, A. R. Gerson, J. Phys. Condens. Matter 2010, 23, 025901.
M. Dou, C. Persson, J. Appl. Phys. 2013, 113, 83703.
T. M. Henderson, J. Paier, G. E. Scuseria, Phys. Status Solidi B 2011, 248, 767.
B. G. Janesko, T. M. Henderson, G. E. Scuseria, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 443.
M. Ernzerhof, G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029.
B. Hammer, L. B. Hansen, J. K. Nørskov, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 7413.
K. Burke, J. P. Perdew, Y. Wang, Electronic Density Functional Theory, Springer, Boston 1998, p. 81. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-0316-7_7
W. F. Huang, H. T. Chen, M. C. Lin, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20411.
R. Martinez‐Casado, G. Mallia, N. M. Harrison, R. Pérez, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 20736.
Z. Zhao, Z. Li, Z. Zou, Phys. Lett. A 2011, 375, 2939.
M. M. Islam, M. Calatayud, G. Pacchioni, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6809.
O. Y. Long, G. Sai Gautam, E. A. Carter, Phys. Rev. Mater. 2020, 4, 045401.
J. J. Brown, A. J. Page, J. Chem. Phys. 2021, 154, 124121.
M. E. Arroyo‐De Dompablo, A. Morales‐Garca, M. Taravillo, J. Chem. Phys. 2011, 135, 54503.
A. C. R. Fernández, A. B. Schvval, M. J. Jiménez, G. F. Cabeza, C. I. N. Morgade, Mater. Today Commun. 2021, 27, 102368.
W. Chen, P. Yuan, S. Zhang, Q. Sun, E. Liang, Y. Jia, Phys. B: Condens. Matter 2012, 407, 1038.
M. H. Samat, A. M. M. Ali, M. F. M. Taib, O. H. Hassan, M. Z. A. Yahya, Mater. Today Proc. 2019, 17, 472.
Y. Ortega, D. F. Hevia, J. Oviedo, M. A. San‐Miguel, Appl. Surf. Sci. 2014, 294, 42.
E. German, R. Faccio, A. W. Mombrú, J. Phys. Commun. 2017, 1, 055006.
M. H. Samat, M. F. M. Taib, N. K. Jaafar, O. H. Hassan, M. Z. A. Yahya, A. M. M. Ali, AIP Conf. Proc. 2018, 2030, 20058.
G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 1993, 47, 558(R).
G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 54, 11169.
D. Joubert, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 1758.
J. P. Perdew, A. Ruzsinszky, G. I. Csonka, O. A. Vydrov, G. E. Scuseria, L. A. Constantin, X. Zhou, K. Burke, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 039902.
J. Klimeš, D. R. Bowler, A. Michaelides, J. Phys. Condens. Matter 2010, 22, 022201.
A. V. Krukau, O. A. Vydrov, A. F. Izmaylov, G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 2006, 125, 224106.
S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, H. Krieg, J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104.
S. Maintz, V. L. Deringer, A. L. Tchougréeff, R. Dronskowski, J. Comput. Chem. 2016, 37, 1030.
R. Nelson, C. Ertural, J. George, V. L. Deringer, G. Hautier, R. Dronskowski, J. Comput. Chem. 2020, 41, 1931.
W. Tang, E. Sanville, G. Henkelman, J. Phys. Condens. Matter 2009, 21, 084204.
E. Sanville, S. D. Kenny, R. Smith, G. Henkelman, J. Comput. Chem. 2007, 28, 899.
G. Henkelman, A. Arnaldsson, H. Jónsson, Comput. Mater. Sci. 2006, 36, 354.
M. Yu, D. R. Trinkle, J. Chem. Phys. 2011, 134, 64111.
J. K. Burdett, T. Hughbanks, G. J. Miller, J. V. Smith, J. W. Richardson, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3639.
H. Y. Playford, J. Solid State Chem. 2020, 288, 121414.
W. Yi, C. Yan, P. Yan, F. Li, J. Solgel Sci. Technol. 2014, 69, 386.
R. Hoppe, Z. Naturforsch. A 1995, 50, 555.
T. T. Thoa, H. Van Hung, N. T. M. Hue, Vietnam J. Chem. 2022, 60, 183.
X. Ma, Y. Wu, Y. Lv, Y. Zhu, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 26029.
M. Eckhoff, P. E. Blöchl, J. Behler, Phys. Rev. B 2020, 101, 205113.
D. Hong, W. Zeng, B. Tang, M. Zhong, Q. J. Liu, J. Solid State Chem. 2021, 293, 121790.
P. Śpiewak, J. Vanhellemont, K. J. Kurzydłowski, J. Appl. Phys. 2011, 110, 063534.
K. M. Reddy, S. V. Manorama, A. R. Reddy, Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 239.
J. P. Perdew, Int. J. Quantum Chem. 1985, 28, 497.
X. Hai, J. Tahir‐Kheli, W. A. Goddard, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 212.
A. J. Garza, G. E. Scuseria, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 4165.
O. K. Orhan, D. D. O'Regan, Phys. Rev. B 2020, 101, 245137.
S. M. Rasul, D. R. Saber, S. B. Aziz, Results Phys. 2022, 38, 105688.
E. S. Goh, J. W. Mah, T. L. Yoon, Comput. Mater. Sci. 2017, 138, 111.
G. Olinto da Silva, J. B. L. Martins, Comput. Theor. Chem. 2019, 1164, 112552.
C. J. Howard, T. M. Sabine, F. Dickson, Acta Crystallogr. B Struct. Sci. 1991, 47, 462.
K. V. K. Rao, S. V. N. Naidu, L. Iyengar, J. Am. Ceram. Soc. 1970, 53, 124.
T. T. Thoa, T. T. Nguyen, H. Van Hung, N. T. M. Hue, Vietnam J. Chem. 2023, 61, 563.
M. Cardona, G. Harbeke, Phys. Rev. 1965, 137, A1467.
A. Vittadini, A. Selloni, F. P. Rotzinger, M. Grätzel, Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2954.
S. C. North, K. R. Jorgensen, J. Pricetolstoy, A. K. Wilson, Front. Chem. 2023, 11, 1152500.
R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833.
C. M. Breneman, K. B. Wiberg, J. Comput. Chem. 1990, 11, 361.
F. L. Hirshfeld, Theor. Chim. Acta 1977, 44, 129.
R. F. W. Bader, Acc. Chem. Res. 1985, 18, 9.
U. Von Barth, C. D. Gelatt, Phys. Rev. B 1980, 21, 2222.
S. Saha, R. K. Roy, P. W. Ayers, Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 1790.
X. Zuo, W. Jin, A. Feng, D. Li, B. Qu, R. Zhou, J. Phys. Chem. C 2022, 126, 20163.
K. B. Vural, Ç. Kaderoğlu, Ş. Ellialtıoğlu, Appl. Surf. Sci. 2023, 613, 156042.
D. Yu, W. Zhou, Y. Liu, B. Zhou, P. Wu, Phys. Lett. A 2015, 379, 1666.
K. D. Papavasileiou, Z. A. Makrodimitri, L. D. Peristeras, J. Chen, G. P. Van Der Laan, I. Rudra, A. Kalantar, I. G. Economou, J. Phys. Chem. C 2016, 120, 24743.
A. V. Bandura, J. D. Kubicki, J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11072.
M. Segall, R. Shah, C. Pickard, M. Payne, Phys. Rev. B 1996, 54, 16317.
R. Dronskowski, P. E. Blöchl, Crystal Orbital Hamilton Populations (COHP), J. Phys. Chem. 1993, 97, 8617.
A. A. Naik, C. Ertural, N. Dhamrait, P. Benner, J. George, Sci Data 2023, 10, 1.
G. V. Gibbs, F. C. Hill, M. B. Boisen, R. T. Downs, Phys. Chem. Miner. 1998, 25, 585.
R. Sanjinés, H. Tang, H. Berger, F. Gozzo, G. Margaritondo, F. Lévy, J. Appl. Phys. 1994, 75, 2945.
A. G. Thomas, W. R. Flavell, A. K. Mallick, A. R. Kumarasinghe, D. Tsoutsou, N. Khan, C. Chatwin, S. Rayner, G. C. Smith, R. L. Stockbauer, S. Warren, T. K. Johal, S. Patel, D. Holland, A. Taleb, F. Wiame, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 2007, 75, 035105.
A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates, Chem. Rev. 1995, 95, 735.
B. J. Morgan, G. W. Watson, Surf. Sci. 2007, 601, 5034.
Y. Cui, K. Yang, L. Chen, B. Liu, G. Yang, Y. Gao, J. Alloys Compd. 2021, 870, 159428.
S. K. Wallace, K. P. Mckenna, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 1913.