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新型二维Zr_2CO_2/InS异质结可见光催化产氢性能的第一性原理研究

赵宇鹏  贺勇  张敏  史俊杰  
【摘要】:采用第一性原理计算方法,系统研究了新型二维Zr_2CO_2/In S异质结的电子结构和光催化性能。计算结果显示,二维Zr_2CO_2/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;Zr_2CO_2/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10~5 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Zr_2CO_2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Zr_2CO_2/In S异质结是一种潜在的可见光光催化剂。

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