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二维 Ga2S3 单分子层的发现,可实现高效光催化全分解水制氢
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2023-04-11 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.157215 Li-Bo Zhan , Chuan-Lu Yang , Mei-Shan Wang , Xiao-Guang Ma
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更新日期:2023-04-14
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2023-04-11 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.157215 Li-Bo Zhan , Chuan-Lu Yang , Mei-Shan Wang , Xiao-Guang Ma
筛选独特的结构对于开发用于通过析氢反应 (HER) 将太阳能转化为氢的高效光催化材料至关重要。在这里,我们展示了二维 Ga 2 S 3单分子层作为高效光催化剂的发现。通过使用通用结构预测进化 Xtallography 方法对 30 个种群的 30 多代进行筛选,同时获取稳定性并与光催化条件相匹配以进行全水分解,我们从 1038 Ga 2 S 3 中确定了 7 种优选构型单层。这些单层膜的带边的带隙和过电势用于证明氢和氧析出反应的合理性并评估太阳能到氢的转化效率,并计算 HER 和析氧反应 (OER) 中吉布斯自由能的变化以验证热力学可行性。对于一个 Ga 2 S 3观察到 17.71% 的最大效率具有P1空间群的单分子层,在合适的应变下可以提高19.58%的更高效率。此外,吉布斯自由能的适度改变确保了 HERs 在热力学上是可实现的,并且 OERs 可以在 GS-1、4、6 和 7 单层上在热力学上自发进行,尽管在 GS-2、3、5 上单分子层需要很小的外部能量。这些结果表明,经过筛选的 Ga 2 S 3单分子层可用作日光光催化全水分解制氢的有前途的候选者。
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