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Two-Dimensional In2X2X′ (X and X′ = S, Se, and Te) Monolayers with an Intrinsic Electric Field for High-Performance Photocatalytic and Piezoelectric Applications
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-07-14 , DOI: 10.1021/acsami.1c07096 Pan Wang 1, 2 , Hao Liu 1, 2 , Yixin Zong 1 , Hongyu Wen 1 , Jian-Bai Xia 1, 2 , Hai-Bin Wu 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-07-14 , DOI: 10.1021/acsami.1c07096 Pan Wang 1, 2 , Hao Liu 1, 2 , Yixin Zong 1 , Hongyu Wen 1 , Jian-Bai Xia 1, 2 , Hai-Bin Wu 1
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Two-dimensional (2D) materials with excellent photocatalytic properties and unique piezoelectric response have attracted great attention. However, these characters are rare for traditional 2D structures. With an intrinsic electric field, the Janus 2D materials show great promise in photocatalytic and out-of-plane piezoelectric applications. Herein, we show that Janus In2X2X′ (X and X′ = S, Se, and Te) monolayers are desirable in the overall water splitting and piezoelectric devices. Comprehensive investigations reveal that the band gaps of these Janus monolayers are from 0.34 to 2.27 eV. With proper band edge positions, strong solar absorption, fast transfer and efficient separation of carriers, and high solar to hydrogen (STH) efficiencies (reaching 37.70%), eight members of them stand out. Besides, the electrons and holes have sufficient driving forces in the process of redox reaction. The piezoelectric response for in- and out-of-plane is superior for all monolayers. These compelling features make them suitable for photocatalysts, sensors, actuators, and energy conversion devices.
中文翻译：
用于高性能光催化和压电应用的具有本征电场的二维 In2X2X'（X 和 X' = S、Se 和 Te）单层
具有优异光催化性能和独特压电响应的二维（2D）材料引起了极大的关注。然而，这些字符对于传统的 2D 结构来说是很少见的。凭借固有电场，Janus 2D 材料在光催化和面外压电应用中显示出巨大的前景。在这里，我们证明 Janus In 2 X 2X'（X 和 X' = S、Se 和 Te）单层在整个水分解和压电器件中是理想的。综合研究表明，这些 Janus 单层的带隙为 0.34 到 2.27 eV。凭借适当的带边位置、强太阳能吸收、快速转移和有效分离载流子以及高太阳能到氢（STH）效率（达到37.70%），其中8个成员脱颖而出。此外，电子和空穴在氧化还原反应过程中具有足够的驱动力。平面内和平面外的压电响应对于所有单层都是优越的。这些引人注目的特性使它们适用于光催化剂、传感器、执行器和能量转换设备。
更新日期：2021-07-28
中文翻译：
用于高性能光催化和压电应用的具有本征电场的二维 In2X2X'（X 和 X' = S、Se 和 Te）单层
具有优异光催化性能和独特压电响应的二维（2D）材料引起了极大的关注。然而，这些字符对于传统的 2D 结构来说是很少见的。凭借固有电场，Janus 2D 材料在光催化和面外压电应用中显示出巨大的前景。在这里，我们证明 Janus In 2 X 2X'（X 和 X' = S、Se 和 Te）单层在整个水分解和压电器件中是理想的。综合研究表明，这些 Janus 单层的带隙为 0.34 到 2.27 eV。凭借适当的带边位置、强太阳能吸收、快速转移和有效分离载流子以及高太阳能到氢（STH）效率（达到37.70%），其中8个成员脱颖而出。此外，电子和空穴在氧化还原反应过程中具有足够的驱动力。平面内和平面外的压电响应对于所有单层都是优越的。这些引人注目的特性使它们适用于光催化剂、传感器、执行器和能量转换设备。
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