Revealing the Size Effect of Platinum Cocatalyst for Photocatalytic Hydrogen Evolution on TiO2 Support: A DFT Study

光催化 铂金 催化作用 锐钛矿 氧化物 密度泛函理论 材料科学 铂纳米粒子 粒径 光催化分解水 电催化剂 分解水 金属 化学物理 化学工程 纳米技术 化学 光化学 电化学 物理化学 计算化学 有机化学 冶金 电极 工程类
作者
Dong Wang,Zhi‐Pan Liu,Weimin Yang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (8): 7270-7278 被引量:197
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b01886
摘要

In heterogeneous catalysis metal particle morphology and size can influence markedly the activity, both in heat-driven and in electro-photocatalytic conditions. Because of the intimate coupling between the photoelectron transfer and the surface catalytic reaction, it has been challenging to determine the optimal metal particle size in photocatalytic reactions. Here, we utilize ab initio molecular dynamics and hybrid density functional theory calculations to reveal the size-dependent activity of photocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) over Pt/TiO2 photocatalysts. By supporting four different Pt particles Pt5, Pt8, Pt13, and Pt19 on anatase TiO2(101), we determine the optimal geometries, the electronic structures, the photoelectron-transfer efficiency, and the surface hydrogen coupling reaction activity of these composite materials. We demonstrate that very small Pt clusters with less than two atomic layers are efficient photoelectron collectors from TiO2 bulk due to their low highest occupied molecular orbital level with respect to the oxide conduction band; by contrast, larger particles with more than two Pt layers are the active site for hydrogen coupling to catalyze HER. Our results suggest that quasi two-Pt-layer particles, corresponding to ∼1 nm size, are the best catalyst for photocatalytic HER. Compared to heat-driven and electrocatalysis, we conclude that photocatalysis prefers even smaller metal particles to enhance photoelectron transfer, which should be a general guideline for designing optimal photocatalysts in the future.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
活力无招关注了科研通微信公众号
刚刚
CJN完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
ziyue发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
英俊的铭应助RNAPW采纳,获得10
3秒前
July发布了新的文献求助10
3秒前
zz发布了新的文献求助10
4秒前
oi完成签到 ,获得积分10
6秒前
111发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
完美世界应助小刘采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
雨0926应助背后卿采纳,获得30
7秒前
李健的小迷弟应助sanages采纳,获得10
7秒前
112发布了新的文献求助10
7秒前
童童完成签到,获得积分10
8秒前
研友_VZG7GZ应助RUINNNO采纳,获得10
9秒前
zy发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
钟钟完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
爆米花应助nmm1111采纳,获得10
9秒前
思源应助zz采纳,获得10
10秒前
童童发布了新的文献求助10
11秒前
nenoaowu发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
小二郎应助Ming采纳,获得10
12秒前
13秒前
CyberHamster完成签到,获得积分10
13秒前
nine发布了新的文献求助10
13秒前
咩啊咩吖应助dabian8999采纳,获得10
13秒前
隐形曼青应助机智的寒天采纳,获得10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
yoyo112233发布了新的文献求助10
14秒前
打打应助熙原采纳,获得10
14秒前
酷酷如楠发布了新的文献求助10
16秒前
Orange发布了新的文献求助10
16秒前
lina发布了新的文献求助20
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Cancer Systems Biology: Translational Mathematical Oncology 1000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
Electrochemistry: Volume 17 600
La cage des méridiens. La littérature et l’art contemporain face à la globalisation 577
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4957081
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4218721
关于积分的说明 13130795
捐赠科研通 4001503
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2189873
邀请新用户注册赠送积分活动 1204816
关于科研通互助平台的介绍 1116465