硫掺杂对石墨相氮化碳光催化剂电子和几何结构的影响：第一性原理见解
材料科学
2015-06-11 v1
摘要
我们展示了关于硫掺杂对石墨相氮化碳 (g-C3N4) 电子和几何结构影响的第一性原理研究结果。结合第一性原理热力学方法和一些动力学分析，我们揭示了有利的 S 掺杂构型。通过分析掺杂和未掺杂系统的价电荷密度，我们发现硫将其 px 和 py 电子部分捐赠给系统，同时有一些反向捐赠给 S pz 态。为了准确描述激发电子态，我们使用 GW 方法计算了系统的电子结构。计算得出的 g-C3N4 带隙宽度为 2.7 eV，与实验结果一致。我们发现 S 掺杂导致带隙显著变窄。此外，掺杂后带隙上方的电子态被占据，使材料成为导体。对投影局域态密度的分析深入了解了 S 掺杂引起 g-C3N4 电子结构发生如此剧烈变化的潜在机制。基于我们的结果，我们对实验中观察到的 S 掺杂对 g-C3N4 光催化性能的影响提出了可能的解释。
引用
@article{arxiv.1209.5995,
title = {Sulfur doping effects on the electronic and geometric structures of graphitic carbon nitride photocatalyst: insights from first principles},
author = {Sergey Stolbov and Sebastian Zuluaga},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.5995},
year = {2015}
}