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DFT+U Study of the Surface Structure and Stability of Co3O4(110): Dependence on U
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2015-04-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b02298
Sencer Selcuk 1 , Annabella Selloni 1
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2015-04-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b02298
Sencer Selcuk 1 , Annabella Selloni 1
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The (110) surface of tricobalt tetraoxide, Co3O4(110), has attracted considerable interest because of its high catalytic activity, especially for CO oxidation. However, understanding of its surface structure and reactivity under relevant experimental conditions remains limited. Here, we use density functional theory with the on-site Coulomb U term to study the structure and stability of the two possible truncations of Co3O4(110) in the presence of oxygen gas and water vapor. We examine the effects of U on the stability diagram by considering three representative U values often used in previous studies, notably U = 0, 3.0, and 5.9 eV. For all U values, the hydrated B surface, exposing only octahedral Co ions, is predicted to be the thermodynamically stable termination under ambient conditions and at low temperatures. In other situations, the predicted stability generally depends on U with smaller (larger) U values favoring the B (A) termination. By combining our results with those of previous studies, we conclude that U = 3.0 eV provides a better overall description of the electronic structure and surface reactivity, whereas U = 5.9 eV is better suited for description of the magnetic properties.
中文翻译：
DFT + U研究Co 3 O 4（110）的表面结构和稳定性：取决于U
三氧化三钴的（110）表面Co 3 O 4（110）由于具有很高的催化活性，特别是对于CO氧化而引起了极大的兴趣。然而，在相关实验条件下对其表面结构和反应性的理解仍然是有限的。在这里，我们使用密度泛函理论和现场库仑U项来研究Co 3 O 4的两种可能的截短的结构和稳定性（110）在氧气和水蒸气存在下。我们通过考虑先前研究中经常使用的三个代表性U值（特别是U = 0、3.0和5.9 eV）来检查U对稳定性图的影响。对于所有U值，预计仅暴露八面体Co离子的水合B表面是在环境条件和低温下热力学稳定的终止。在其他情况下，预测的稳定性通常取决于具有较小（较大）U值且有利于B（A）终止的U。通过将我们的结果与以前的研究结果相结合，我们得出结论，U = 3.0 eV可以更好地描述电子结构和表面反应性，而U = 5.9 eV更适合于描述磁性能。
更新日期：2015-04-27
中文翻译：
DFT + U研究Co 3 O 4（110）的表面结构和稳定性：取决于U
三氧化三钴的（110）表面Co 3 O 4（110）由于具有很高的催化活性，特别是对于CO氧化而引起了极大的兴趣。然而，在相关实验条件下对其表面结构和反应性的理解仍然是有限的。在这里，我们使用密度泛函理论和现场库仑U项来研究Co 3 O 4的两种可能的截短的结构和稳定性（110）在氧气和水蒸气存在下。我们通过考虑先前研究中经常使用的三个代表性U值（特别是U = 0、3.0和5.9 eV）来检查U对稳定性图的影响。对于所有U值，预计仅暴露八面体Co离子的水合B表面是在环境条件和低温下热力学稳定的终止。在其他情况下，预测的稳定性通常取决于具有较小（较大）U值且有利于B（A）终止的U。通过将我们的结果与以前的研究结果相结合，我们得出结论，U = 3.0 eV可以更好地描述电子结构和表面反应性，而U = 5.9 eV更适合于描述磁性能。
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