Ni on the CeO<sub>2</sub>(110) and (100) surfaces: adsorption vs. substitution effects on the electronic and geometric structures and oxygen vacancies
Notice bibliographique
Résumé
We report density functional theory (DFT) calculations of the interactions of both Ni adsorbate and substitutional dopant with the ceria (110) and (100) surfaces to explain the origin of the activity of Ni/ceria catalysts. Our results indicate that the Ni adatom on the (110) surface prefers to adsorb on a two-fold bridge site over a hollow site up to 0.25 ML coverage, and the most stable position of a Ni adsorbate on the (100) surface was found to be the bridge site where the Ni atom is coordinated to two surface O atoms. The Ni(+) oxidation state for the Ni adatom on the (110) surface was found to be more favorable than the Ni(2+) state on the two-fold bridge site while on the (100) surface, a Ni adatom prefers its Ni(2+) oxidation state over the Ni(+) oxidation state. With increasing coverage, the binding energy of a Ni adatom on the (110) surface was found to decrease from -0.45 eV at 0.083 ML coverage to -0.32 eV at 0.25 ML coverage. Oxidation of the Ni adatom to Ni(+) reduces one Ce(4+) ion on the ceria surface to Ce(3+) which preferred to be located next to the Ni(+) ion in the nearest neighbor location. The Ce(3+) ions on the (100) surface also prefer to stay in the vicinity of the adsorbed Ni atom, while they prefer to be located away from the Ni adatom on the (111) surface. No reduction of Ce(4+) ions was observed upon substitution of Ce atoms by Ni atoms. Two Ni substituents preferred to be distributed on adjacent metal ion sites on the (110) surface. Ni adsorbate and substituent on the (110) surface were both found to induce significant structural distortions. In comparison to the pure ceria (110) and (100) surfaces, we show that a Ni adsorbate increases the energy required to create an oxygen vacancy while a Ni dopant reduces it. While multiple dopants on the (110) surface do reduce the vacancy formation energy, the degree of reduction is smaller compared to a single dopant indicating the presence of an optimum level of doping to obtain enhanced catalytic activity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».