Understanding and optimizing the sensitization of anatase titanium dioxide surface with hematite clusters
Publiceringsår
2024
Upphovspersoner
Asikainen Kati; Alatalo Matti; Huttula Marko; Barbiellini Bernardo; Sasikala Devi Assa Aravindh
Abstrakt
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.
Visa merOrganisationer och upphovspersoner
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Förläggare
Nummer
29
Artikelnummer
295001
ISSN
Publikationsforum
Publikationsforumsnivå
2
Öppen tillgång
Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst
Ja
Öppen tillgång till publikationskanalen
Delvis öppen publikationskanal
Licens för förläggarens version
CC BY
Parallellsparad
Ja
Parallellagringens licens
CC BY
Övriga uppgifter
Vetenskapsområden
Fysik
Nyckelord
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Publiceringsland
Förenade kungariket
Förlagets internationalitet
Internationell
Språk
engelska
Internationell sampublikation
Ja
Sampublikation med ett företag
Nej
DOI
10.1088/1361-648X/ad3ac0
Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling
Ja