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Reaction Mechanism of the Multiple-Electron Oxygen Reduction Reaction on the Surfaces of Gold and Platinum Nanoparticles Loaded on Titanium(IV) Oxide
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2016-11-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b02026
Hisayoshi Kobayashi 1 , Miwako Teranishi 2 , Ryo Negishi 3 , Shin-ichi Naya 2 , Hiroaki Tada 2, 3
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2016-11-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b02026
Hisayoshi Kobayashi 1 , Miwako Teranishi 2 , Ryo Negishi 3 , Shin-ichi Naya 2 , Hiroaki Tada 2, 3
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Au and Pt nanoparticles with varying mean particle size and comparable loading amounts were loaded on the surface of TiO2 (Au/TiO2 and Pt/TiO2, respectively). The photocatalytic activities of Au/TiO2 and Pt/TiO2 for the oxygen reduction reaction (ORR) in an aerated aqueous solution containing 4% ethanol were compared under ultraviolet-light irradiation at 298 K. The initial rate of H2O2 generation (or H2O2 formation rate) in the Au/TiO2 system is much greater than that in the Pt/TiO2 system regardless of the metal particle size. To clarify the origin for the striking difference in the activity, the photocatalytic ORR on the model slabs (M28/(TiO2)32 and M50/(TiO2)96, M = Au and Pt) was simulated by density functional theory (DFT) calculations taking the solvation effect into consideration. The DFT calculations clearly show that regardless of the cluster size, H2O2 formation more easily occurs structurally and energetically for the Au/TiO2 system, whereas H2O is generated with the O–O bond cleavage in the Pt/TiO2 system.
中文翻译：
氧化钛（IV）负载的金和铂纳米颗粒表面多电子氧还原反应的反应机理
将具有变化的平均粒径和相当的负载量的Au和Pt纳米颗粒负载在TiO 2（分别为Au / TiO 2和Pt / TiO 2）的表面上。的Au / TiO 2的光催化活性2和Pt /的TiO 2为在含有4％的乙醇的充气水溶液中的氧还原反应（ORR）中在298K H的初始速率紫外线光照射下进行比较2 ö 2代Au / TiO 2系统中的H 2 O 2（或H 2 O 2形成速率）远大于Pt / TiO 2中的H 2 O 2形成率系统，与金属颗粒大小无关。为了阐明活性显着差异的根源，通过密度泛函理论模拟了模型平板（M 28 /（TiO 2）32和M 50 /（TiO 2）96，M = Au和Pt）上的光催化ORR。（DFT）计算考虑了溶剂化作用。DFT计算清楚地表明，无论簇大小如何，对于Au / TiO 2系统，H 2 O 2的形成都更容易在结构上和能量上发生，而H 2 O则是随着Pt / TiO 2中O-O键的裂解而生成的。系统。
更新日期：2016-11-28
中文翻译：
氧化钛（IV）负载的金和铂纳米颗粒表面多电子氧还原反应的反应机理
将具有变化的平均粒径和相当的负载量的Au和Pt纳米颗粒负载在TiO 2（分别为Au / TiO 2和Pt / TiO 2）的表面上。的Au / TiO 2的光催化活性2和Pt /的TiO 2为在含有4％的乙醇的充气水溶液中的氧还原反应（ORR）中在298K H的初始速率紫外线光照射下进行比较2 ö 2代Au / TiO 2系统中的H 2 O 2（或H 2 O 2形成速率）远大于Pt / TiO 2中的H 2 O 2形成率系统，与金属颗粒大小无关。为了阐明活性显着差异的根源，通过密度泛函理论模拟了模型平板（M 28 /（TiO 2）32和M 50 /（TiO 2）96，M = Au和Pt）上的光催化ORR。（DFT）计算考虑了溶剂化作用。DFT计算清楚地表明，无论簇大小如何，对于Au / TiO 2系统，H 2 O 2的形成都更容易在结构上和能量上发生，而H 2 O则是随着Pt / TiO 2中O-O键的裂解而生成的。系统。
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