Mitschker, Jan (2015) Quantenchemische und quantendynamische Untersuchungen zur Photochemie von Wasser auf einer Titandioxidoberfläche. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

In dieser Dissertation wurde die Photochemie von Wasser auf Rutil(110) mit ab initio Methoden untersucht. Ein Ti9O18-Cluster mit einem umgebenden Punktladungsfeld dient als Modell der Oberfläche. Fünfdimensionale Potentialflächen wurden auf CASSCF-Niveau für den elektronischen Grundzustand und einen elektronisch angeregten Zustand berechnet. Letzterer beschreibt eine kationische Wasser-Spezies. Durch den Einsatz künstlicher Neuronaler Netze war es möglich, diese Flächen zu fitten. Quantendynamische Simulationen der Kernbewegung wurden für die Photodesorption und die Photodissoziation durchgeführt. Die repulsiven Kräfte im angeregten Zustand führen zu einer schnellen Desorption, der ein MGR-Mechanismus zugrunde liegt. Die Photodissoziation offenbart eine teilweise Dissoziation, die durch eine Energiebarriere in der Nähe der Franck-Condon-Region bestimmt wird. Diese ist auch für ausgeprägte Isotopeneffekte verantwortlich.

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Quantum chemical and quantum dynamical investigations of the photo chemistry of water on a titanium dioxide surface

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In this thesis, photochemical reactions of water on a rutile (110) surface were studied from first principles. A Ti9O18 cluster embedded in a point charge field was used to model the surface. Five dimensional potential energy surfaces for the electronic ground and an electronically excited state were calculated on a CASSCF level of theory. The excited state corresponds to a cationic water species. Using artificial neural networks fitting of these surfaces was possible. Quantum dynamical simulations for the motion of the atoms in the photodesorption and photodissociation reactions were performed. Due to strong repulsive interactions in the excited state the desorption proceeds via an MGR mechanism. The photodissociation is dominated by a small energy barrier near the Franck-Condon region leading to partial dissociation only. Similarly, pronounced isotope effects are predicted.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Photodesorption, Photodissoziation, Rutil, Angeregter Zustand, Wellenpaket, Dynamik
Subjects:	Science and mathematics > Chemistry
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	29 May 2015 12:50
Last Modified:	29 May 2015 12:50
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2406
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-24871
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