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[1]熊銳,薩百晟.二維Janus In2SSeTe用于光催化水分解的理論研究[J].中國材料進展,2023,42(04):296-302.[doi:10.7502/j.issn.1674-3962.202207022]
 XIONG Rui,SA Baisheng.Theoretically Investigation of Two-Dimension Janus In2SSeTe as Photocatalysts for Water Splitting[J].MATERIALS CHINA,2023,42(04):296-302.[doi:10.7502/j.issn.1674-3962.202207022]
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二維Janus In2SSeTe用于光催化水分解的理論研究()
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中國材料進展[ISSN:1674-3962/CN:61-1473/TG]

卷:
42
期數:
2023年第04期
頁碼:
296-302
欄目:
出版日期:
2023-04-30

文章信息/Info

Title:
Theoretically Investigation of Two-Dimension Janus In2SSeTe as Photocatalysts for Water Splitting
文章編號:
1674-3962(2023)04-0296-07
作者:
熊銳薩百晟
福州大學材料科學與工程學院,福建 福州 350108
Author(s):
XIONG Rui SA Baisheng
School of Materials Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
關鍵詞:
第一性原理理論計算二維材料In2SSeTe光催化水分解析氫反應析氧反應
Keywords:
first-principle calculation 2D materials In2SSeTe photocatalysis water splitting hydrogen evolution reaction oxygen evolution reaction
分類號:
O643
DOI:
10.7502/j.issn.1674-3962.202207022
文獻標志碼:
A
摘要:
利用太陽光在光催化劑材料的幫助下進行水分解,將太陽能轉化為氫能不僅可以解決環境污染問題,而且也符合國家戰略發展需要。基于第一性原理理論計算,提出了2種不同構型的二維Janus In2SSeTe用于光催化水分解,分別簡稱為Model-I和Model-II。這2種構型的二維Janus In2SSeTe均擁有優異的晶格動力學和熱動力學穩定性。其中,Model-I是一種帶隙值為2.20 eV的間接帶隙半導體,而Model-II是帶隙值為0.64 eV的直接帶隙半導體。此外,二維Janus In2SSeTe中的內建電場有助于其中光生載流子的空間分離,從而減少載流子復合,有利于材料在光催化過程中對光能的有效轉化。并且,合適的帶邊位置以及良好的光吸收能力表明二維Janus In2SSeTe是一種潛在的可用于水分解的光催化劑。更重要的是,在光照的條件下,析氫反應和析氧反應可以在ModelI構型的二維Janus In2SSeTe表面自發發生。這些計算結果為二維Janus In2SSeTe在光催化水分解領域應用提供了理論基礎。
Abstract:
With the help of photocatalyst materials, utilizing sunlight to split water and converting solar energy into hydrogen energy can not only solve the problem of environmental pollution, but also meet the needs of national strategies. Based on first-principles calculations, the present work has proposed two different configurations of two-dimension (2D) Janus In2SSeTe as photocatalysts for water splitting, named Model-I and Model-II, respectively. These two configurations of 2D Janus In2SSeTe show good lattice and thermal dynamics stability. It is found that Model-I is an indirect band gap semiconductor with a band gap value of 2.20 eV, while Model-II is a direct band gap semiconductor with a band gap value of 0.64 eV. Moreover, the intrinsic electric field in 2D Janus In2SSeTe can promote the spatial separation of photogenerated carriers to reduce carrier recombination, which is beneficial to photocatalytic applications. Furthermore, the suitable band edge positions and excellent light-harvesting ability suggest that the 2D Janus In2SSeTe is a very promising photocatalyst for water splitting. More importantly, under light radiation, the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) can occur spontaneously in the surface of Model-I configuration. These results will provide the theoretical foundation for the practical application of 2D Janus In2SSeTe in the field of photocatalytic water splitting.

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備注/Memo

備注/Memo:
收稿日期:2022-07-19修回日期:2022-09-26 基金項目:國家自然科學基金資助項目(21973012);福建省自然 科學基金資助項目(2021J06011,2020J01351) 第一作者:熊銳,男,1993年生,博士研究生 通訊作者:薩百晟,男,1986年生,校聘教授,博士生導師, Email: bssa@fzu.edu.cn
更新日期/Last Update: 2023-03-22
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