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通过吸附的氧气和水揭示磷化锌(Zn3P2)表面的早期氧化机理:第一性原理DFT-D3研究。
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2019-12-20 , DOI: 10.1039/c9cp03902c
Nelson Y Dzade 1
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2019-12-20 , DOI: 10.1039/c9cp03902c
Nelson Y Dzade 1
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磷化锌(Zn3P2)是一种新型的地球上富裕的光伏材料,其直接带隙为1.5 eV。在本文中,已通过以下方法详细研究了(001),(101)和(110)Zn3P2表面在氧气和水的存在下的初始氧化机理,这严重限制了有效的Zn3P2基光伏电池的制造。色散校正密度泛函理论(DFT-D3)计算。介绍并讨论了氧和水吸附的基本方面,包括初始吸附几何形状,吸附能,结构参数和电子性质。通过对Bader电荷,态的部分密度和差分电荷密度等值线轮廓的分析,提出了Zn3P2表面氧化初始步骤的化学图片和起源。给出的结果表明,尽管水与Zn3P2表面上的Zn离子相互作用较弱,但分子和离解氧物种与(001),(101)和(110)表面物种强烈相互作用。氧的吸附被证明具有相互作用的表面物质大量电荷转移的特征,从而使它们从Zn2 +氧化为Zn3 +形式的氧化态。已显示,预先吸附的氧会促进水的OH键解离,而吸附的氢氧化物(OH-)会从相互作用的表面位点吸引大量电荷。尽管保留了不同Zn3P2表面的半导体性质,但我们观察到明显的吸附诱导的电子结构变化,覆盖的表面显示出比裸露表面小的带隙。本研究证明了氧-水/固体界面对于了解在分子水平上存在氧气和水的情况下Zn3P2氧化机理的重要性。该研究还强调了需要通过原位官能化保护Zn3P2纳米颗粒在氧气和水分存在下免受可能的氧化的作用,其中Zn3P2纳米颗粒在合成后立即暴露于有机功能分子的蒸气中。
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更新日期:2019-12-20

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