DFT Investigation of pH-Driven Oxygen Vacancy Formation-Annihilation in CeO2

化学 氧气 氧化还原 氧化物 吸附 分子 密度泛函理论 金属 无机化学 化学物理 光化学 计算化学 物理化学 有机化学
作者
Hongyang Ma,Hangjuan Ren,Zhao Liu,Pramod Koshy,Charles C. Sorrell,Judy N. Hart
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
被引量:2
标识
DOI:10.48550/arxiv.2104.10992
摘要

There is considerable interest in the pH-dependent switchable biocatalytic properties of cerium oxide nanoparticles (CeNPs) in biomedicine, where these materials exhibit beneficial antioxidant activity against reactive oxygen species at neutral and basic physiological pH but cytotoxic prooxidant activity at acidic pathological pH. Oxygen vacancies play a key role in such biocatalytic activities. While the general characteristics of the role of oxygen vacancies are known, the mechanism of their action at the atomic scale under different pH conditions has yet to be elucidated. The present work applies density functional theory (DFT) calculations to interpret the pH-induced behavior of the stable {111} surface of CeO2 at the atomic scale. Analysis of the surface-adsorbed media species reveals the critical role of pH on the reversibility of the Ce3+ and Ce4+ redox equilibria and the formation and annihilation of the oxygen vacancies. Under acidic conditions, this reversible switching is hindered owing to incomplete volumetric filling of the oxygen vacancies by the oxygen in the water molecules, hence effective retention of the oxygen vacancies, and consequent inhibition of redox biomimetic reactions. Under neutral and basic conditions, the capacity for this reversible switching is preserved due to complete filling of the oxygen vacancies by the OH ions owing to their ready size accommodation, thereby retaining the capacity for performing redox biomimetic reactions cyclically.
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
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
伦敦蹦蹦猪完成签到,获得积分10
刚刚
orixero应助由大采纳,获得10
刚刚
lc完成签到,获得积分10
刚刚
NexusExplorer应助xhh采纳,获得10
刚刚
zhangxiaoji完成签到,获得积分10
1秒前
合适的黄蜂完成签到,获得积分10
1秒前
别喝他的酒完成签到,获得积分10
1秒前
天真松鼠完成签到,获得积分10
2秒前
毛77完成签到,获得积分10
2秒前
sinmon完成签到,获得积分10
2秒前
heruyue完成签到,获得积分10
3秒前
自然的菲鹰完成签到,获得积分10
3秒前
研研关注了科研通微信公众号
3秒前
4秒前
奥老师完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
好的呢完成签到,获得积分10
4秒前
123654发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
12346完成签到,获得积分10
5秒前
超超完成签到,获得积分10
6秒前
yysmile完成签到 ,获得积分10
6秒前
ksx完成签到,获得积分10
6秒前
23完成签到,获得积分10
6秒前
小田完成签到,获得积分10
7秒前
领导范儿应助牙牙侠采纳,获得10
7秒前
谦让可冥完成签到,获得积分10
8秒前
aa完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
ying完成签到,获得积分10
8秒前
谁有文献请救救我完成签到,获得积分10
8秒前
舒心安寒完成签到,获得积分20
9秒前
深情安青应助Yuxiao采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
JIAO完成签到,获得积分10
9秒前
小五完成签到 ,获得积分0
10秒前
10秒前
10秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7299069
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8917617
关于积分的说明 18883891
捐赠科研通 6964114
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210802
关于科研通互助平台的介绍 2380130
邀请新用户注册赠送积分活动 2187340