新型二维材料及其异质结的电子结构与光催化性能的第一性原理研究

发布时间：2021-01-16 17:13

　　半导体光催化剂在可见光的照射下可以分解水制备氢气,这是解决当前能源短缺和环境污染问题的有效途径。尽管许多理论和实验研究已经合成了众多的光催化剂,但是产生氢气的效率依然比较低。近年来,新型的二维（2D）材料表现出了优异的物理和化学性能,为改善光催化性能开启了新的研究思路。其中,构建异质结光催化剂可以增强对可见光的吸收和降低电子和空穴的复合,极大的提升了光催化性能,这也是当前能源领域的研究热点。本文采用第一性原理计算方法系统研究了新型的2D g-C₃N₄/InSe异质结的电子结构和光催化机理,应变调控对单层SiC材料的几何结构和电子性质的影响以及SiC/InSe纳米复合材料的光催化性能。主要研究内容总结如下:2D g-C₃N₄/InSe异质结是一种直接带隙半导体材料,晶格失配率低于1.5%,形成能为-1.85 eV,具有稳定的结构。异质结禁带宽度为1.93 eV,对应有较宽的可见光吸收范围,吸收系数高达10⁵ cm^-1。且表现出Ⅱ型能带对齐,导带和价带的带偏置... 

【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体光催化剂分解水制备氢气原理示意图

第一章 绪论发掘出了众多的半导体材料能同时满足带隙和带边位料依然很难用以完成光催化裂解水的反应过程，原因生电子和空穴的寿命较短，因为电子和空穴带有异种引作用很快便复合了，并通过发光或者散热的方式耗较低的载流子迁移率，这也加速了电子-空穴的复合分半导体材料稳定性较差，遇到光照和水后容易分解因此，寻找带隙和带边位置合适，电子空穴复合率低当今的研究热点，并且具有重要的学术和实际应用价简介

a）2D InSe 原子结构，其中黑色和品红色分别表示六角原胞和（b）六角和正交晶胞的 2D 布里渊区；单层 InSe 导带底（c）价带顶（d）在 2D 布里渊区的三维能带图[65]。tomic structure of 2D InSe, where black and magenta stand for hexcell and orthogonal supercell, respectively.he 2D Brillouin zones of hexagonal primitive cell and orthogonal suThe three-dimensional band structure of (c) conduction band minimd (d) valence band maximum of monolayer InSe at 2D Brillouin zon异的光电性能决定了其用途的广泛性，例如 InSe 基场探测器[68]等。另外，单层 InSe 还具有良好的光催化性用第一性原理计算，发现单层 InSe 是带隙值为 2.83 e良好的光吸收能力，同时其带边位置满足光催化反应的

【参考文献】：
期刊论文
[1]Silicene on substrates:A theoretical perspective[J]. 钟红霞,屈贺如歌,王洋洋,史俊杰,吕劲.  Chinese Physics B. 2015(08)



本文编号：2981210