Two-dimensional tetragonal AlOX (X=Cl, Br, or I) monolayers with promising photocatalytic performance: first-principles investigations

光催化 单层 四方晶系 材料科学 光催化分解水 纳米技术 化学工程 结晶学 分解水 化学 催化作用 晶体结构 有机化学 工程类
作者
Yijing Ren,Xinguo Ma,Gang Yuan,Jiajun Liao,Nan Ma,Di Li,Hui Lv
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:26 (23): 16765-16773 被引量:2
标识
DOI:10.1039/d4cp00233d
摘要

It is of great significance to search for new two-dimensional materials with excellent photocatalytic water splitting properties. Here, the AlOX (X = Cl, Br, or I) monolayers were constructed to explore their electronic and optical properties as a potential photocatalyst and mechanism of high photocatalytic activity by first principles calculations, for the first time. The results show that the AlOX (X = Cl, Br, or I) monolayers are all dynamically and thermodynamically stable. It is found that the AlOI monolayer exhibits visible optical absorption with a 538 nm absorption band edge, due to its direct band gap of 2.22 eV. Moreover, an appropriate band edge potential ensures its excellent reduction-oxidation (redox) ability. The asymmetry of crystals along different directions results in a noncoplanar HOMO and LUMO as well as an anisotropy effective mass and favors the separation of photogenerated carriers. These findings present the potential of the AlOX (X = Cl, Br, or I) monolayers as photocatalysts.
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