Understanding and optimizing the sensitization of anatase titanium dioxide surface with hematite clusters
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Asikainen Kati; Alatalo Matti; Huttula Marko; Barbiellini Bernardo; Sasikala Devi Assa Aravindh
Tiivistelmä
The presence of hematite (Fe2O3) clusters at low coverage on titanium dioxide (TiO2) sur- face has been observed to enhance photocatalytic activity, while excess loading of hematite is detrimental. We conduct a comprehensive density functional theory study of Fe2O3 clusters adsorbed on the anatase TiO2 (101) surface to investigate the effect of Fe2O3 on TiO2. Our study shows that TiO2 exhibits improved photocatalytic properties with hematite clusters at low coverage, as evidenced by a systematic study conducted by increasing the number of cluster adsorbates. The adsorption of the clusters generates impurity states in the band gap improving light absorption and consequently affecting the charge transfer dynamics. Furthermore, the presence of hematite clusters enhances the activity of TiO2 in the hydrogen evolution reaction. The Fe valence mixing present in some clusters leads to a significant increase in H2 evolution rate compared with the fixed +3 valence of Fe in hematite. We also investigate the effect of oxygen defects and find extensive modifications in the electronic properties and local magnetism of the TiO2 -Fe2O3 system, demonstrating the wide-ranging effect of oxygen defects in the combined system.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Numero
29
Artikkelinumero
295001
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Rinnakkaistallenteen lisenssi
CC BY
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdistynyt kuningaskunta
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1088/1361-648X/ad3ac0
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä