Indirect Z-scheme hydrogen production photocatalyst based on two-dimensional GeC/MoSi2N4 van der Waals heterostructures

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作者
Liang Xu,Ying Zhang,Zongle Ma,Tong Chen,Chengjun Guo,Chengang Wu,Haotian Li,Xin Huang,Shuaihao Tang,Lingling Wang
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:48 (48): 18301-18314 被引量:53
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.01.332
摘要

The stacked two-dimensional materials with suitable band gap are crucial for photocatalytic hydrogen production. Here, using first-principles calculations, the GeC/MoSi2N4 heterojunction with a band gap of 1.80 eV is calculated thoroughly. The indirect band alignment of Z-scheme and high carrier mobility boost the separation of electron-hole pairs, allowing more electrons and holes participating in the reactions. Additionally, the band-edge potential perfectly satisfies the requirements for redox potential of water splitting. Furthermore, the Gibbs free energy (−0.552 eV) close to zero indicates the heterojunction can conduct HER exceedingly well, providing a guarantee for photocatalytic hydrogen production. Remarkably, the light absorption coefficient peak is about 1.39 × 105 cm−1 within the visible light range enables the heterojunction to absorb more visible light from the spectrum. In short, results demonstrate the GeC/MoSi2N4 heterojunction is a promising photocatalyst for visible light water splitting, which will pave the way for the development of water splitting hydrogen production.
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