【摘 要】
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在半导体基光催化剂分解水中,担载合适的助催化剂对于提高光催化活性起着关键作用。在这篇论文中,我们选择Nin/α-Ga2O3（n=1-4）作为理论模型,利用密度泛函理论计算来研究助催化
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在半导体基光催化剂分解水中,担载合适的助催化剂对于提高光催化活性起着关键作用。在这篇论文中,我们选择Nin/α-Ga2O3（n=1-4）作为理论模型,利用密度泛函理论计算来研究助催化剂在产氢反应中的作用。我们研究了α-Ga2O3的（001）和（012）两个稳定表面上Nin（n=1-4）团簇的结构和稳定性。在Nin/α-Ga2O3体系中,由于Ni 3d轨道与O和Ga轨道能够很好的重叠,所以激发电子从Ga转移到Ni可以参与到析氢反应（HER）中。我们在理论上预测,在（012）表面引入Nin团簇可以将费米能级提升到导带,这有利于产氢反应的发生。电化学计算也被用于研究HER的机理。由此发现,在大多数Nin/α-Ga2O3体系中,HER的活性位点在Nin团簇上。担载Nin团簇不仅显著降低了产氢反应的吉布斯自由能,而且还提高了产氢反应中表面O和Ga位点的反应活性。我们的理论计算结果为实验上观察到的添加助催化剂使光催化活性显著提高的现象提供了合理的解释。
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