层状二维 C2N/MoS2 异质结构中应变诱导增强的光催化活性：一项 Meta-GGA 研究
材料科学
2023-01-11 v1
摘要
利用二维材料改进光催化分解水对经济可行的可再生能源具有技术重要性。本研究通过采用 PBE 和 SCAN 泛函的第一性原理密度泛函理论，聚焦于单轴、双轴和垂直应变对 C2N/MoS2 范德瓦耳斯异质结构能隙与能带边位置的影响。计算表明，对于能隙与能带排列研究，SCAN 泛函相比 PBE 提供了相对好得多的结果。该异质结构表现出 II 型能带排列，有利于电荷载流子的有效分离。对于良好的光催化剂，能带边位置应跨过水的氧化还原电势。观察到对于压缩和拉伸垂直应变，水氧化还原电势值均位于异质结构的价带顶(VBM)与导带底(CBM)之间。另一方面，对于单轴和双轴应变，该系统仅在较大压缩应变下可用作有用的光催化剂，而对于拉伸应变，VBM 与 CBM 之间的能隙持续减小并落在水氧化/还原电势范围内。我们的研究还表明，meta-GGA SCAN 泛函显示出与计算昂贵的杂化 HSE 泛函相似的结果。本工作对实验人员设计用于光催化分解水更高性能的人工异质结构器件极为有用。
引用
@article{arxiv.2301.03809,
title = {Strain Induced Enhanced Photocatalytic Activities in Layered Two Dimensional C2N/MoS2 Heterostructure: A Meta-GGA Study},
author = {Soumendra Kumar Das and Lokanath Patra and Prasanjit Samal and Pratap K Sahoo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03809},
year = {2023}
}