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Erschienen in: Topics in Catalysis 15-17/2013

01.11.2013 | Original Paper

Tungsten Oxide in Catalysis and Photocatalysis: Hints from DFT

verfasst von: Cristiana Di Valentin, Fenggong Wang, Gianfranco Pacchioni

Erschienen in: Topics in Catalysis | Ausgabe 15-17/2013

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Abstract

Despite the importance of tungsten oxide in various areas of materials science including catalysis and photocatalysis, relatively few systematic theoretical studies have been devoted to this system. In this review we report the results of first principle density functional theory calculations based on a hybrid functional that properly reproduces the band gap and other fundamental properties of WO3. We briefly describe the dependence of the band gap on the crystalline phase of WO3. Then, we address the nature of defects and dopants in bulk WO3. As WO3 can be easily reduced to WO3−x , we first discuss the nature of isolated O vacancies showing that three different situations arise from the removal of one O atom along each of the three crystallographic directions of RT monoclinic WO3. The data provide insight into the origin of electrochromism of this material. Then we discuss the role doping of WO3 with substitutional atoms in order to increase the activity for water splitting and we show that Hf is a promising dopant. The redox properties of WO3 are discussed also in relation to H2 adsorption on the WO3(001) surface. Finally, the role of nanostructuring is analyzed by studying the properties of (WO3)3 cyclic clusters deposited on the rutile TiO2(110) surface. Charge transfers at the (WO3)3/TiO2 interface and their role on the activity of this heterogeneous catalyst are discussed.

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Fußnoten
1
Band edge shifts for the doped systems are calculated with reference to the position of the valence band maximum and conduction band minimum in pristine γ-monoclinic WO3, after alignment of 1s core levels of the O atoms (for the doped systems only the O atoms not in direct contact with the dopant are considered)
 
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Tungsten Oxide in Catalysis and Photocatalysis: Hints from DFT
verfasst von
Cristiana Di Valentin
Fenggong Wang
Gianfranco Pacchioni
Publikationsdatum
01.11.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Topics in Catalysis / Ausgabe 15-17/2013
Print ISSN: 1022-5528
Elektronische ISSN: 1572-9028
DOI
https://doi.org/10.1007/s11244-013-0147-6

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