拓扑相物质的能带反转带来了奇异的物理性质，如拓扑保护表面态的出现。它们强烈地影响所研究材料的表面电子结构，并且可以作为一个很好的平台来深入了解表面反应的催化机制。在这里，我们合成了拓扑半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$的高质量块体单晶。我们发现，在室温下，Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$自然地拥有拓扑半金属的能带结构。这就保证了Co原子表面态的存在。Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$大块单晶暴露出由Co原子构成的Kagome晶格，具有高的电导率。它们作为析氧过程（OER）的催化中心，由于部分填充的$e_g$轨道，使成键和电子转移更有效。该块体单晶显示出优异的OER催化性能，尽管表面积比Co基纳米结构催化剂小得多。我们的研究结果强调了裁剪拓扑非平凡的表面状态的高活性电催化剂的合理设计的重要性。
英文摘要：
The band inversion in topological phase matters bring exotic physical properties such as the emergence of a topologically protected surface states. They strongly influence the surface electronic structures of the investigated materials and could serve as a good platform to gain insight into the catalytic mechanism of surface reactions. Here we synthesized high-quality bulk single crystals of the topological semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$. We found that at room temperature, Co$_3$Sn$_2$S$_2$ naturally hosts the band structure of a topological semimetal. This guarantees the existence of robust surface states from the Co atoms. Bulk single crystal of Co$_3$Sn$_2$S$_2$ exposes their Kagome lattice that constructed by Co atoms and have high electrical conductivity. They serves as catalytic centers for oxygen evolution process (OER), making bonding and electron transfer more efficient due to the partially filled $e_g$ orbital. The bulk single crystal exhibits outstanding OER catalytic performance, although the surface area is much smaller than that of Co-based nanostructured catalysts. Our findings emphasize the importance of tailoring topological non-trivial surface states for the rational design of high-activity electrocatalysts.
Machine Learning Accelerated Computational Surface-Specific Vibrational Spectroscopy Reveals Oxidation Level of Graphene in Contact with Water
State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, iChEM, College of Chemistry and Chemical Engineering, Discipline of Intelligent Instrument and Equipment, Xiamen University（厦门大学化学化工学院物理化学固体表面国家重点实验室）；Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology, Xiamen University（厦门大学彭唐沙微纳科学技术研究院）；Institute of Artificial Intelligence, Xiamen University（厦门大学人工智能研究院）
Plasma engineered Hydroxyl Defects in NiO a DFTSupported-Spectroscopic Analysis of Oxygen Hole States and Implications for Water Oxidation
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）；Università degli studi di Milano（米兰大学）；Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion（马克斯·普朗克化学能转换研究所）；Diamond Light Source（钻石光源）
Water structure near the surface of Weyl semimetals as catalysts in photocatalytic proton reduction
Dynamics of Condensed Matter and Center for Sustainable Systems Design, Chair of Theoretical Chemistry, Paderborn University（帕德博恩大学凝聚态动力学与可持续系统设计中心理论化学教席）
A combinatorial guide to phase formation and surface passivation of tungsten titanium oxide prepared by thermal oxidation
TiO $_2$和WO $_3$是地球上最重要的两种电子材料，在无数工业中有着广泛的应用。最近，WO $_3$和TiO $_2$的合金已经被研究，导致从光电化学水分解到电致变色智能窗的各种应用的关键性能指标的改进。这些积极的报道和三元W-Ti-O相图的复杂性激发了对该相空间的全面实验筛选。使用组合热氧化的固溶体W $_{1-x}$ Ti $_{x}$的前体结合体和表面分析映射，我们调查的氧化物相的形成和表面钝化的钨钛氧化物在整个组成范围从纯WO $_3$到TiO $_2$。该系统显示出显着的结构转变，从单斜的立方到四方对称的Ti浓度的增加。此外，对于超过55原子%的前体Ti浓度，观察到强烈的Ti表面富集，导致形成保护性金红石结构的TiO $_2$表面层。尽管结构转变，氧化物合金的光学性质在很大程度上保持不变，证明W $_{1-x}$ Ti $_{x}$ O $_{n}$中的多个功能性质的独立控制。本研究的结果为W $_{1-x}$ Ti $_{x}$ O $_{n}$在电子和能源应用中的未来发展提供了有价值的指导方针，也为钛基合金的表面功能化和增材制造提供了新的工程方法。
Topological Quasi-2D Semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$: Insights To Electronic Structure From NEXAFS and Resonant Photoelectron Spectroscopy
用近边X射线吸收谱（NEXAFS）和共振光电子能谱学（ResPES）研究了天然拓扑半金属Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$晶体的电子结构.尽管在ResPES实验中在Co，$2p$吸收边处观察到Co，$3d$价带发射的显著增加，但是在这些光子能量处的光谱权重由正常俄歇贡献支配。这一观察表明光激发的Co 1，$3d$电子的离域特性，并得到第一原理计算的支持。Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$费米能级附近的元素和轨道特定电子态的研究结果对于全面描述这种材料的电子结构具有重要意义，这对于这种材料在不同科学技术领域的未来应用具有重要意义，包括催化和水裂解应用。
Enhanced Solar Water Splitting by Swift Charge Separation in Au/FeOOH Sandwiched Single Crystalline Fe$_2$O$_3$ Nanoflake Photoelectrodes
在这项工作中，单晶$α$ $_2$ O $_3$纳米片（NF）通过热氧化技术在Fe衬底上接种Au形成高密度阵列. NF用薄的FeOOH助催化剂层共形地装饰。光电化学（PEC）测量显示，与Fe基底上的普通$α$ $_2$ O $_3$纳米结构相比，具有根植于Au/Fe结构上的$α$ O/FeOOH NF的这种光阳极表现出显著增强的PEC水氧化性能. Au/Fe光阳极上的$α$ $_2$ O $_3$ /FeOOH NF在AM 1.5G（100 mW cm-2）模拟太阳光照射下在1 M KOH中在1.5 VRHE下产生3.1 mA cm-2的光电流密度和0.5-0.6 VRHE的显著低的起始电位。PEC性能的增强可以归因于FeOOH顶部装饰和Au底层的协同效应。虽然FeOOH促进了电极/电解质界面处的空穴转移，但Au层提供了用于电子输运到背接触的接收器：这总体上导致单晶$α$ O $_3$ NF光阳极中的电荷分离效率显著提高。
An Atomic-Scale View of CO and H2 Oxidation on a Pt-Fe3O4 Model Catalyst
金属-载体相互作用经常被用来解释分散在可还原的金属氧化物载体上的金属纳米颗粒的增强的催化活性，但原子尺度的机制很少有人知道。在这里，我们使用扫描隧道显微镜研究Pt 1 -6/Fe 3 O 4模型催化剂暴露于CO，H2，O2，及其混合物，在550 K。CO在簇周边提取晶格氧以形成CO2，在金属氧化物表面产生大孔。H2和O2在金属簇上解离并溢出到载体上。前者产生表面羟基，其与载体反应以解吸水，而原子氧与本体中的Fe反应以产生新的Fe 3 O 4（001）岛。铂的存在是至关重要的，因为它催化已经发生在裸露的氧化铁表面上的反应，但在更高的温度下。
Exploring the role of electronic structure on photo-catalytic behavior of carbon-nitride polymorphs
一个完全自洽的密度泛函理论（DFT）与改进的功能是用来提供一个全面的帐户的结构，电子和光学性质的C $_{3}$ N $_{4}$多晶型物。使用我们最近开发的van Leeuwen-Baerends（vLB）修正局域密度近似（LDA），我们在全势N $^{th}$阶松饼丁轨道（FP-NMTO）方法中实现了LDA+vLB，并表明与半局域泛函（LDA/GGA）相比，它改善了结构性质和带隙。我们证明，LDA+vLB预测的能带结构和功函数的良好研究的2D-石墨烯和体硅在非常好的协议与实验，和更精确的混合功能（HSE）的计算中实现的量子浓缩咖啡（QE）包。使用FP-NMTO-LDA+vLB计算的C $_{3}$ N $_{4}$多晶型物的结构和电子结构（带隙）特性与更复杂的混合泛函计算进行了比较。我们还使用QE-HSE方法通过功函数、能带（价和传导）位置相对于水还原和氧化电位对C $_{3}$ N $_{4}$多晶型物的光催化行为进行了详细的研究。我们的研究结果表明，$γ$ -C $_{3}$ N $_{4}$是所有C $_{3}$ N $_{4}$ ~多晶型体中最好的候选者，但它在“零”压力下是动态不稳定的。我们发现$γ$ -C $_{3}$ N $_{4}$可以在流体静压下稳定，这改善了其相对于水还原和氧化电位的光催化行为。
Two-dimensional vertically polarized Hg3AsSe4I monolayer for efficient photocatalytic water-splitting: promoting carrier separation by intrinsic electric field and Rashba effect
Frontier Institute of Science and Technology, State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学前沿科学研究所、电气绝缘与电源设备国家重点实验室）；Key Lab of advanced optoelectronic quantum architecture and measurement (MOE), Beijing Key Laboratory of Quantum Matter State Control and Ultra-Precision Measurement Technology, and School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院、光电量子架构与测量教育部重点实验室、北京市量子物质态控制与超精密测量技术重点实验室）
