新型二维Zr 2 CO 2 /InS异质结可见光催化产氢性能的第一性原理研究
发布时间：2021-12-11 19:56
采用第一性原理计算方法,系统研究了新型二维Zr2CO2/In S异质结的电子结构和光催化性能。计算结果显示,二维Zr2CO2/In S异质结是一种直接带隙半导体材料,晶格失配率低于3%,形成能为–0.49 e V,说明其具有稳定的结构;Zr2CO2/In S异质结的带隙值为1.96 e V,对应较宽的可见光吸收范围,且吸收系数高达105 cm–1;异质结表现出Ⅱ型能带对齐,价带和导带的带偏置分别为1.24和0.17 e V,表明光生电子从Zr2CO2层转移到In S层,而光生空穴则与之相反,从而实现了电子和空穴在空间上的有效分离。另外,In S是间接带隙半导体材料,能够进一步降低电子和空穴的复合率。综上所述,新型二维Zr2CO2/In S异质结是一种潜在的可见光光催化剂。
【文章来源】：无机材料学报. 2020,35(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
二维(a)Zr2CO2和(b)In S的俯视图以及(c)Zr2CO2/In S异质结的侧视图
图1 二维(a)Zr2CO2和(b)In S的俯视图以及(c)Zr2CO2/In S异质结的侧视图衡量半导体材料光催化性能的一个重要参数是光吸收系数。基于此,我们计算了单层In S和Zr2CO2以及Zr2CO2/In S异质结的光吸收系数,得到了与文献[24]报道相吻合的计算结果。Zr2CO2/In S异质结的吸收边发生了红移,拓宽了对可见光的吸收范围,提高了在可见光区域的光学响应(图4)。与单独的单层In S和Zr2CO2相比,Zr2CO2/In S异质结在可见光区域的吸收强度有了明显改善,结合了In S和Zr2CO2两者的优点。与此同时,Zr2CO2/In S异质结中光生电子和空穴分别位于In S和Zr2CO2中,实现了电子–空穴对的有效分离,减少了电子和空穴的复合。因此,Zr2CO2/In S异质结具有良好的光吸收性能和低的电子–空穴复合率,是一种良好的可见光光催化材料。
以标准氢电极(SHE)电位为参考的二维In S、Zr2CO2和Zr2CO2/In S异质结的带隙值与能带偏置
本文编号：3535300
【文章来源】：无机材料学报. 2020,35(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
二维(a)Zr2CO2和(b)In S的俯视图以及(c)Zr2CO2/In S异质结的侧视图
图1 二维(a)Zr2CO2和(b)In S的俯视图以及(c)Zr2CO2/In S异质结的侧视图衡量半导体材料光催化性能的一个重要参数是光吸收系数。基于此,我们计算了单层In S和Zr2CO2以及Zr2CO2/In S异质结的光吸收系数,得到了与文献[24]报道相吻合的计算结果。Zr2CO2/In S异质结的吸收边发生了红移,拓宽了对可见光的吸收范围,提高了在可见光区域的光学响应(图4)。与单独的单层In S和Zr2CO2相比,Zr2CO2/In S异质结在可见光区域的吸收强度有了明显改善,结合了In S和Zr2CO2两者的优点。与此同时,Zr2CO2/In S异质结中光生电子和空穴分别位于In S和Zr2CO2中,实现了电子–空穴对的有效分离,减少了电子和空穴的复合。因此,Zr2CO2/In S异质结具有良好的光吸收性能和低的电子–空穴复合率,是一种良好的可见光光催化材料。
以标准氢电极(SHE)电位为参考的二维In S、Zr2CO2和Zr2CO2/In S异质结的带隙值与能带偏置
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