【摘 要】
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TiO2是用于光催化水分解的星级催化剂。通过担载适当的助催化剂可以提高析氢反应（HER）的低效率。为了深入了解实验观察到的机理,我们选用Ni/TiO2光催化体系为模型进行了详细的
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TiO2是用于光催化水分解的星级催化剂。通过担载适当的助催化剂可以提高析氢反应（HER）的低效率。为了深入了解实验观察到的机理,我们选用Ni/TiO2光催化体系为模型进行了详细的第一性原理的理论计算。我们的结果表明,根据计算得到的吸附能进行比较,Nin（n=1-4）小团簇与锐钛矿型TiO2（001）表面的相互作用强于（101）表面。发现由于两个表面之间的结构差异,使Nin团簇产生了在（001）表面比（101）表面更难发生聚集的特性。在TiO2表面上的担载Nin团簇可以通过向带隙中引入中隙间态来促进光生电荷的分离,并使费米能级向导带升高,这有利于HER的发生。我们用电化学计算方法研究了HER的机理,结果表明:在Nin/TiO2光催化体系中,析氢反应中的活性中心是与Nin簇结合或接近的O2c原子。与纯净表面相比,担载Nin团簇的体系大大降低了HER的吉布斯自由能。我们的工作揭示了Ni助催化剂在锐钛矿型TiO2表面上的生长行为,并为担载Ni助催化剂后提高光催化HER活性的实验提供了合理的解释。
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