[发明专利]具有金属性表面状态的多相催化剂的选择

权利要求书

1.制备具有至少一个金属性表面状态的催化剂的方法，包括：

a)确认ICSD中所有的拓扑绝缘体，

b)计算所有这些拓扑绝缘体的价带的实空间不变量以便

c)确认所有这些拓扑绝缘体中不可约Wannier电荷中心(WCC)集中的Wyckoff位置，然后

d)选择这样的拓扑绝缘体作为潜在催化活性化合物：其中WCC的Wyckoff位置未被拓扑绝缘体的任何原子(＝阻挡WCC的Wyckoff位置，＝WP_OAI)占据，

e)合成所选择的潜在催化活性化合物的晶体，要么使得它在暴露所述至少一个金属性表面状态的预定的结晶方向(由其米勒指数(h,k,l)表征)上生长；要么在预定的结晶方向(由其米勒指数(h,k,l)表征)上切割晶体，使得所述至少一个金属性表面状态暴露，

其中所述预定的结晶方向是表面平面f(x,y,z)＝0的法向矢量(h,k,l)的方向，该平面切割穿过阻挡WCC的Wyckoff位置(WP_OAI)，但是离开所选择的拓扑绝缘体的原子的Wyckoff位置(＝占据的Wyckoff位置，＝WP_OCC)，当在以下情况时满足其条件：

其中所述阻挡WCC集中在和所选择的潜在催化活性化合物的原子占据WP_occ＝{x_i,y_i,z_i|i∈占据的位置}。

2.根据权利要求1所述的方法，其中拓扑绝缘体是拓扑平凡绝缘体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中代替步骤a)至d)，潜在催化活性化合物选自由以下组成的列表：

4.转化化合物为提供具有至少一个金属表面状态的表面的化合物的方法，该化合物通过包括以下的方法选择

a.确认ICSD中所有拓扑绝缘体，

b.计算所有这些拓扑绝缘体的价带的实空间不变量以便

c.确认所有这些拓扑绝缘体中不可约Wannier电荷中心(WCC)集中的Wyckoff位置，然后

d.选择这样的拓扑绝缘体作为潜在催化活性化合物：其中WCC的Wyckoff位置未被拓扑绝缘体的任何原子(＝阻挡WCC的Wyckoff位置，＝WP_OAI)占据，

或，

其选自由以下组成的列表：

并且该化合物没有提供具有至少一个金属表面状态的表面，通过在预定的结晶方向上切割或生长该化合物的晶体，从而揭示所述至少一个金属表面状态来实现，其中所述预定的结晶方向是表面平面f(x,y,z)＝0的法向矢量(h,k,l)的方向，该平面切割穿过阻挡WCC的Wyckoff位置(＝WP_OAI)，但是离开所选择的拓扑绝缘体的原子的Wyckoff位置(＝占据的Wyckoff位置，＝WP_OCC)，当在以下情况时满足其条件：

其中所述阻挡WCC集中在和所选择的潜在催化活性化合物的原子占据WP_occ＝{x_i,y_i,z_i|i∈占据的位置}。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中拓扑绝缘体化合物特征在于本体中0.001至7.000eV的间接带隙。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中金属表面状态位于费米能级以上或以下0.3至0.7电子伏特内，优选费米能级以上或以下0.4至0.6eV内，最优选费米能级以上或以下约0.5eV。