Theoretical proposal of a revolutionary water-splitting photocatalyst: The monolayer of boron phosphide

分解水 光催化 制氢 光催化分解水 单层 材料科学 磷化物 光化学 化学 纳米技术 催化作用 有机化学 冶金
作者
Tatsuo Suzuki
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:598: 153844-153844 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.153844
摘要

Recently, hydrogen generation by water-splitting photocatalysts is attracting attention as a sustainable and clean energy resource. Photocatalytic hydrogen-generation systems are much simpler, cheaper, and easier to scale up than the coupled systems of electrolysis and solar cells, wind-power generation, etc. However, photocatalytic hydrogen generation is currently inefficient. This paper proposes the monolayer of boron phosphide as a stable highly-efficient water-splitting photocatalyst by high-precision density-functional theory calculations using a HSE06 functional with a solvent effect. The monolayer of boron phosphide has a direct allowed energy gap of about 1.4 eV, and functions as a one-step excitation photocatalyst. It absorbs sunlight with wavelengths below about 890 nm (ultraviolet, visible, and near-infrared light) and produces both hydrogen gas and oxygen gas from water at a suitable pH condition. By calculating the overpotentials of hydrogen and oxygen evolution reactions, its photocatalytic effectiveness was confirmed. The monolayers of boron phosphide will realize green hydrogen revolution.
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