清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Band Structure Engineering of Transition-Metal-Based Layered Double Hydroxides toward Photocatalytic Oxygen Evolution from Water: A Theoretical–Experimental Combination Study

过电位 层状双氢氧化物 析氧 密度泛函理论 分解水 光催化 带隙 过渡金属 材料科学 电子能带结构 金属 催化作用 化学 无机化学 化学工程 物理化学 氢氧化物 计算化学 光电子学 凝聚态物理 冶金 物理 电化学 生物化学 电极 工程类
作者
Simin Xu,Hong Yan,Min Wei
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:121 (5): 2683-2695 被引量:136
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.6b10159
摘要

Considerable attention has been focused on layered double hydroxides (LDHs) for their applications in solar energy storage and conversion recently, but the in-depth investigation on the semiconducting properties of LDHs is limited. Herein, the electronic properties (band structure, density of states (DOS), surface energy, and band edge placement) of 14 kinds of MIInMIII/IV–A–LDHs (MII = Mg, Co, Ni, Cu, Zn; MIII = Cr, Fe; MIV = Ti; n = 2, 3, 4; A = Cl–, NO3–, CO32–) which contain transition-metal cations as well as their thermodynamic reaction mechanism toward the oxygen evolution reaction (OER) were studied using a density functional theory plus U (DFT + U) method. The calculation results indicate that the (003) plane is the most preferably exposed surface, and all these calculated LDHs are visible light responsive. The OER driving force and overpotential for these LDHs were obtained via their band edge placement and thermodynamic mechanism, and the results show that 10 of the calculated 12 LDHs (Ni2Ti–Cl–, Cu2Ti–Cl–, Zn2Ti–Cl–, Ni2Cr–Cl–, Zn2Cr–Cl–, Co2Fe–Cl–, Ni2Cr–NO3–, Ni2Cr–CO3–, Ni3Cr–Cl–, and Ni4Cr–Cl–LDHs) can overcome the reaction barriers by virtue of their driving force of photogenerated hole. Experimental observations further prove that NinCr–A–LDHs (n = 2, 3, 4; A = Cl–, NO3–, CO32–) are efficient OER photocatalysts, among which Ni2Cr–Cl–LDH shows the most active photocatalytic OER performance (O2 generation rate 1037 μmol h–1 g–1). In the meantime, Mg2Cr–Cl–LDH has no OER activity, agreeing well with the theoretical prediction. This work provides theoretical insight into the photocatalytic OER performance of LDHs materials which contain transition-metal cations with semiconducting property, which would show potential application in optical/optoelectronic field.
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
瞬间发布了新的文献求助10
3秒前
whitepiece完成签到,获得积分10
3秒前
陌上完成签到 ,获得积分10
5秒前
俊逸的香萱完成签到 ,获得积分10
6秒前
racill完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
小学徒完成签到 ,获得积分10
10秒前
zero发布了新的文献求助10
11秒前
AAA卫生院食堂后厨杨姐完成签到 ,获得积分10
12秒前
17秒前
21秒前
王世卉完成签到,获得积分10
25秒前
zero完成签到,获得积分10
26秒前
今我来思完成签到 ,获得积分10
27秒前
aixiaoming0503完成签到,获得积分10
41秒前
广阔天地完成签到 ,获得积分10
55秒前
穿山的百足公主完成签到 ,获得积分10
57秒前
zeal完成签到,获得积分10
1分钟前
xianyaoz完成签到 ,获得积分10
1分钟前
WSY完成签到 ,获得积分10
1分钟前
隐形曼青应助h0jian09采纳,获得10
1分钟前
JJ完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
戴遇好发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
h0jian09发布了新的文献求助10
1分钟前
失眠的冬易完成签到 ,获得积分10
1分钟前
dada完成签到,获得积分10
1分钟前
Bin_Liu发布了新的文献求助10
1分钟前
阳光的丹雪完成签到,获得积分10
1分钟前
h0jian09完成签到,获得积分10
1分钟前
光下微尘完成签到 ,获得积分10
2分钟前
刘丰完成签到 ,获得积分10
2分钟前
海阔天空完成签到 ,获得积分10
2分钟前
重重重飞完成签到 ,获得积分10
2分钟前
永不言弃完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
niko完成签到,获得积分10
2分钟前
niko发布了新的文献求助10
2分钟前
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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 2000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
晋绥日报合订本24册(影印本1986年)【1940年9月–1949年5月】 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6034590
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7743448
关于积分的说明 16206025
捐赠科研通 5180938
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2772767
邀请新用户注册赠送积分活动 1755974
关于科研通互助平台的介绍 1640763