The Role of H2O and O2 Molecules and Phosphorus Vacancies in the Structure Instability of Phosphorene

黑磷 化学 密度泛函理论 结晶学
作者
Andrey A. Kistanov,Yongqing Cai,Kun Zhou,Sergey V. Dmitriev,Yong-Wei Zhang
出处
期刊:arXiv: Materials Science 被引量:69
标识
DOI:10.1088/2053-1583/4/1/015010
摘要

The poor structural stability of phosphorene in air was commonly ascribed to humidity and oxygen molecules. Recent exfoliation of phosphorene in deoxygenated water promotes the need to re-examine the role of H2O and O2 molecules. Considering the presence of high population of vacancies in phosphorene, we investigate the interaction of H2O and O2 molecules with vacancy-contained phosphorene using first-principles calculations. In contrast to the common notion that physisorbed molecules tend to have a stronger adsorption at vacancy sites, we show that H2O has nearly the same adsorption energy at the vacancy site as that at the perfect one. Charge transfer analysis shows that O2 is a strong electron scavenger, which transfers the lone-pair electrons of the phosphorus atoms to the 2{\pi}* antibonding orbital of O2. As a result, the barrier for the O-O bond splitting to form O-P bonds is reduced from 0.81 eV at the perfect site to 0.59 eV at the defect site, leading to an about 5000 faster oxidizing rate at the defect site than at the perfect site at room temperature. Hence, our work reveals that the vacancy in phosphorene shows a stronger oxygen affinity than the perfect phosphorene lattice site. Structural degradation of phosphorene due to oxidization may occur rapidly at edges and grain boundaries where vacancies tend to agglomerate.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
xxxzzz完成签到 ,获得积分20
刚刚
刚刚
Lucky.完成签到 ,获得积分0
1秒前
1秒前
快乐尔容完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
饱满的荧完成签到 ,获得积分10
1秒前
NexusExplorer应助XU采纳,获得10
1秒前
1秒前
慈祥的花瓣完成签到,获得积分10
2秒前
危机的白风完成签到,获得积分10
2秒前
顾矜应助史萌采纳,获得10
2秒前
Hyyy发布了新的文献求助10
2秒前
科研人完成签到 ,获得积分10
2秒前
wsh完成签到 ,获得积分10
3秒前
慕洋完成签到,获得积分10
3秒前
林天发布了新的文献求助10
3秒前
林海涛完成签到 ,获得积分10
3秒前
靓丽雨梅完成签到 ,获得积分10
3秒前
Rubby应助isonomia采纳,获得200
3秒前
机智向松完成签到,获得积分10
4秒前
曾经以亦完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
xuxingjie完成签到,获得积分10
4秒前
正直画笔完成签到 ,获得积分10
4秒前
Forward发布了新的文献求助10
5秒前
penghui完成签到,获得积分10
6秒前
捏捏捏完成签到,获得积分10
6秒前
在水一方应助lishanshan采纳,获得10
6秒前
坚强怀绿发布了新的文献求助10
6秒前
罗丹丹完成签到,获得积分10
6秒前
动听衬衫发布了新的文献求助10
7秒前
搞怪书兰完成签到,获得积分10
7秒前
mumu完成签到,获得积分10
8秒前
P_Zh_CN发布了新的文献求助10
8秒前
文艺的冬卉完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
8秒前
CodeCraft应助放荡不羁采纳,获得10
9秒前
传奇3应助乐事薯片噢采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5316202
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4458692
关于积分的说明 13871829
捐赠科研通 4348587
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2388260
邀请新用户注册赠送积分活动 1382364
关于科研通互助平台的介绍 1351755