CO2 adsorption on the copper surfaces: van der Waals density functional and TPD studies

范德瓦尔斯力 吸附 密度泛函理论 解吸 色散(光学) X射线光电子能谱 甲醇 材料科学 化学 物理化学 计算化学 分子 物理 量子力学 有机化学 核磁共振
作者
Fahdzi Muttaqien,Yuji Hamamoto,Ikutaro Hamada,Kouji Inagaki,Yuichiro Shiozawa,Kozo Mukai,Takanori Koitaya,Shinya Yoshimoto,Jun Yoshinobu,Yoshitada Morikawa
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:147 (9) 被引量:61
标识
DOI:10.1063/1.4994149
摘要

We investigated the adsorption of CO2 on the flat, stepped, and kinked copper surfaces from density functional theory calculations as well as the temperature programmed desorption and X-ray photoelectron spectroscopy. Several exchange-correlation functionals have been considered to characterize CO2 adsorption on the copper surfaces. We used the van der Waals density functionals (vdW-DFs), i.e., the original vdW-DF (vdW-DF1), optB86b-vdW, and rev-vdW-DF2, as well as the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) with dispersion correction (PBE-D2). We have found that vdW-DF1 and rev-vdW-DF2 functionals slightly underestimate the adsorption energy, while PBE-D2 and optB86b-vdW functionals give better agreement with the experimental estimation for CO2 on Cu(111). The calculated CO2 adsorption energies on the flat, stepped, and kinked Cu surfaces are 20-27 kJ/mol, which are compatible with the general notion of physisorbed species on solid surfaces. Our results provide a useful insight into appropriate vdW functionals for further investigation of related CO2 activation on Cu surfaces such as methanol synthesis and higher alcohol production.
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