論文の概要: Water structure near the surface of Weyl semimetals as catalysts in photocatalytic proton reduction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.10006v1
• Date: Tue, 21 Apr 2020 13:48:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-22 20:41:08.660741
• Title: Water structure near the surface of Weyl semimetals as catalysts in photocatalytic proton reduction
• Title（参考訳）: 光触媒プロトン還元触媒としてのワイル半金属表面近傍の水構造
• Authors: Jure Gujt and Peter Zimmer and Frederik Zysk and Vicky S\"u{\ss} and Claudia Felser and Matthias Bauer and Thomas D. K\"uhne
• Abstract要約: NbP, NbAs, TaAs, 1T-TaS$$の微小ナノ粒子のカー・パリネロ法によるQM/MM分子動力学シミュレーションを行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9824823036979575
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this work, second-generation Car-Parrinello-based QM/MM molecular dynamics simulations of small nanoparticles of NbP, NbAs, TaAs and 1T-TaS$_2$ in water are presented. The first three materials are topological Weyl semimetals, which were recently discovered to be active catalysts in photocatalytic water splitting. The aim of this research was to correlate potential differences in the water structure in the vicinity of the nanoparticle surface with the photocatalytic activity of these materials in light induced proton reduction. The results presented herein allow to explain the catalytic activity of these Weyl semimetals: the most active material, NbP, exhibits a particularly low water coordination near the surface of the nanoparticle, whereas for 1T-TaS$_2$, with the lowest catalytic activity, the water structure at the surface is most ordered. In addition, the photocatalytic activity of several organic and metalorganic photosensitizers in the hydrogen evolution reaction was experimentally investigated with NbP as proton reduction catalyst. Unexpectedly, the charge of the photosensitizer plays a decisive role for the photocatalytic performance.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, NbP, NbAs, TaAs, 1T-TaS$_2の微小ナノ粒子の2世代カー・パラネロ系QM/MM分子動力学シミュレーションを行った。 最初の3つの材料はトポロジカルなワイル半金属であり、光触媒水分解において活性触媒であることが最近発見された。 本研究の目的は,光誘起陽子還元におけるナノ粒子表面近傍の水構造と光触媒活性とのポテンシャル差を相関させることである。 この結果から, これらのワイル半金属の触媒活性を説明することができる: 最も活性の高い物質であるNbPは, ナノ粒子表面付近で特に低い配位を示すのに対し, 1T-TaS$_2$では, 触媒活性が低い場合, 表面の水構造が最も順応する。 さらに, NbPをプロトン還元触媒として, いくつかの有機および金属の光増感剤の水素化反応における光触媒活性を実験的に検討した。 当然のことながら、感光剤の電荷は光触媒性能に決定的な役割を果たす。

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