Electronic properties and applications of MoSSe/MoSTe heterostructure in photocatalytic water splitting

异质结 分解水 材料科学 带隙 单层 光催化分解水 电子能带结构 光电子学 纳米技术 凝聚态物理 光催化 化学 物理 生物化学 催化作用
作者
Xiaojun Ye,Fangfang Zhuang,Rui Zhang
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier BV]
卷期号:37: 107351-107351 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2023.107351
摘要

Monolayer material's electronic properties can be controlled by constructing heterostructures, such as transition metal dichalcogenides (TMDCs) heterostructures. Among them, heterostructures with a new direct Z-scheme electronic band structure are promising solar-driven water splitting photocatalysts. In this work, the first principle calculation based on Density functional theory (DFT) was used to study the structure, electrical properties and optical properties of MoSSe/MoSTe heterostructures. By vertically stacking MoSSe and MoSTe monolayers and via lattice relaxation, 12 different MoSTe/MoSSe heterostructure models have been constructed. Model 1 (TeMoS/SeMoS) and model 2 (SMoTe/SMoSe) are novel direct Z-scheme heterostructure and traditional type II band configurations, respectively. Compared to type II heterostructures, direct Z-scheme arrangement can achieve more efficient spatial separation of photogenerated carriers, increase the lifetime of minority carriers while retaining the redox ability of internal carriers. And compared to monolayer materials, MoSTe/MoSSe heterostructures exhibit stronger and broader optical absorption. Additionally, the conduction band edge potential of MoSTe in the heterostructure is negative to the H+/H2O electrode potential, and the valence band edge potential of MoSSe is positive to the O2/H2O electrode potential. It can be inferred that MoSTe/MoSSe heterostructure has strong reduction and oxidation capabilities, and can achieve total water-splitting reaction. Further Gibbs free energy calculation found that the MoSSe/MoSTe heterostructure can spontaneously conduct thermodynamic water splitting under the light in both acidic and neutral environments, and the theoretical hydrogen production efficiency is 16.7 %.
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
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
旺王雪饼完成签到 ,获得积分10
2秒前
QiQi发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
VirSnorlax完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
于林凯完成签到,获得积分10
3秒前
小魏哥哥完成签到,获得积分10
4秒前
张皓123完成签到,获得积分10
4秒前
Terry完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
自然亦寒发布了新的文献求助10
4秒前
Abhinesh发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
7秒前
aoi完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
汉堡包的应助被2589采纳,获得10
7秒前
Jasper的应助被三月采纳,获得10
8秒前
8秒前
wangji0720发布了新的文献求助10
8秒前
Jasper的应助被李李李采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.4的应助被1111采纳,获得10
8秒前
10秒前
Jasper的应助被Cyan采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2的应助被Zn采纳,获得10
10秒前
D515发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
yahui发布了新的文献求助10
11秒前
青青发布了新的文献求助10
12秒前
zhaoyaoshi发布了新的文献求助10
12秒前
你好发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI6.2的应助被星月采纳,获得10
13秒前
13秒前
FenrirHati的应助被jimmyyyyyy采纳,获得20
13秒前
完美夏天发布了新的文献求助10
13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
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
The Future of Digital Well-Being 600
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8099607
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9509935
关于积分的说明 21473074
捐赠科研通 7674856
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3407773
关于科研通互助平台的介绍 2535764
邀请新用户注册赠送积分活动 2447488