Machine-Learning-Accelerated Surface Exploration of Reconstructed BiVO4(010) and Characterization of Their Aqueous Interfaces

化学 水溶液 离解(化学) 密度泛函理论 曲面(拓扑) 分子动力学 曲面重建 化学物理 混合功能 工作流程 分子 Pourbaix图 水的自电离 纳米技术 计算化学 物理化学 计算机科学 电化学 几何学 数据库 有机化学 数学 材料科学 电极
作者
Yonghyuk Lee,Taehun Lee
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (9): 7799-7808 被引量:14
标识
DOI:10.1021/jacs.4c17739
摘要

Understanding the semiconductor-electrolyte interface in photoelectrochemical (PEC) systems is crucial for optimizing the stability and reactivity. Despite the challenges in establishing reliable surface structure models during PEC cycles, this study explores the complex surface reconstructions of BiVO4(010) by employing a computational workflow integrated with a state-of-the-art active learning protocol for a machine-learning interatomic potential and global optimization techniques. Within this workflow, we identified 494 unique reconstructed surface structures that surpass conventional chemical intuition-driven, bulk-truncated models. After constructing the surface Pourbaix diagram under Bi- and V-rich electrolyte conditions using density functional theory and hybrid functional calculations, we proposed structural models for the experimentally observed Bi-rich BiVO4 surfaces. By performing hybrid functional molecular dynamics simulations with the explicit treatment of water molecules on selected reconstructed BiVO4(010) surfaces, we observed water dissociation from molecular water. Our findings demonstrate significant water dissociation on reconstructed Bi-rich surfaces, highlighting the critical role of bare and undercoordinated Bi sites (only observable in reconstructed surfaces) in driving hydration processes. Our work establishes a foundation for understanding the role of complex, reconstructed Bi surfaces in surface hydration and reactivity. Additionally, our theoretical framework for exploring surface structures and predicting reactivity in multicomponent oxides offers a precise approach to describing complex surface and interface processes in PEC systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6应助迷人荷花采纳,获得10
1秒前
xiewenxin发布了新的文献求助20
1秒前
Yeal完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
科研通AI6应助安静的龙猫采纳,获得10
4秒前
灰灰发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
浮游应助珺儿采纳,获得10
6秒前
梦将军发布了新的文献求助30
6秒前
8秒前
super发布了新的文献求助10
9秒前
zxc发布了新的文献求助10
11秒前
微活发布了新的文献求助10
12秒前
Charming完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
GUYIMI完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
青柚完成签到 ,获得积分10
15秒前
JamesPei应助super采纳,获得10
15秒前
充电宝应助和谐的笑柳采纳,获得10
16秒前
1203发布了新的文献求助10
16秒前
hahais250完成签到,获得积分10
17秒前
zhuxiaonian发布了新的文献求助10
17秒前
20秒前
桐桐应助浮光采纳,获得10
20秒前
21秒前
小蘑菇应助没有答案采纳,获得10
22秒前
李昕123发布了新的文献求助10
24秒前
微活完成签到,获得积分20
25秒前
27秒前
cqh完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
季小艾发布了新的文献求助10
31秒前
32秒前
梦将军发布了新的文献求助10
33秒前
dida完成签到,获得积分10
34秒前
所所应助liulium采纳,获得10
34秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1601
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 800
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 500
Pediatric Nutrition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5553201
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4637738
关于积分的说明 14650872
捐赠科研通 4579617
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2511731
邀请新用户注册赠送积分活动 1486663
关于科研通互助平台的介绍 1457653