Photoinduced ferroelectric phase transition triggering photocatalytic water splitting

铁电性 光催化 相变 材料科学 分解水 相(物质) 化学物理 光化学 化学工程 光电子学 化学 凝聚态物理 物理 催化作用 电介质 有机化学 工程类
作者
Jun Wen,Zhi-rui Luo,Lin-can Fang,Wen‐Xian Chen,Gui‐Lin Zhuang
出处
期刊:npj computational materials [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41524-025-01601-w
摘要

Abstract Utilizing two-dimensional (2D) ferroelectric semiconductors for photocatalytic water splitting (PWS) to produce clean hydrogen fuel shows promise but faces performance regulation challenges. This study employs real-time time-dependent density functional theory (rt-TDDFT) and first-principle calculations to propose a “one stone, two birds” strategy: light induces ferroelectric phase transitions and triggers PWS on monolayer Hf2Ge2S6. Electronically, monolayer Hf2Ge2S6 exhibits excellent stability, mechanical properties, an appropriate band gap, optimal band edge positions, and broad light absorption. Its ferroelectric (FE) phase promotes oxygen evolution reaction(OER), while the paraelectric (PE) phase enhances hydrogen evolution reaction(HER). Specifically, applying 10% compressive strain effectively suppresses OER on the FE phase, while a mere 2% tensile strain can induce complete spontaneity in HER on the PE phase. Finally, rt-TDDFT simulation results demonstrate that laser pulses can drive effective ion displacements of Ge atoms in monolayer Hf2Ge2S6 and thereby generate the transition from FE to PE, which is attributed to the maintenance of charge distribution asymmetry through internal atomic electron transfers. More importantly, this recyclable ferroelectric photocatalyst, activated by light and electric fields, effectively prevents performance drawbacks from pure electric fields, demonstrating that a photoelectric alternating field can regulate PWS performance. These findings demonstrate that a photoelectric alternating field is an effective strategy to regulate photocatalytic performance for PWS.
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
molihuakai的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
无花果的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
情怀的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Orange的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
molihuakai的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
小二郎的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Hello的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
充电宝的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
Rita的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
molihuakai的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
今后的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
栗栗发布了新的文献求助20
3秒前
3秒前
等风完成签到 ,获得积分10
4秒前
nr1d2完成签到,获得积分20
4秒前
molihuakai的应助被zzdd采纳,获得10
4秒前
wch666的应助被c57采纳,获得10
4秒前
77完成签到,获得积分10
5秒前
pkaq完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
狂野鹰发布了新的文献求助10
7秒前
lulu关注了科研通微信公众号
8秒前
8秒前
nr1d2发布了新的文献求助10
9秒前
璐璐的应助被田柾国采纳,获得20
9秒前
9秒前
9秒前
666dwxy发布了新的文献求助50
9秒前
10秒前
SciGPT的应助被叶水清采纳,获得10
10秒前
10秒前
Owen的应助被khid采纳,获得10
11秒前
zwh完成签到,获得积分10
12秒前
lzy发布了新的文献求助10
12秒前
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
Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals 888
Rosenblum, Global Change Biology 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre (2012-09-10) 666
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7885107
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9397839
关于积分的说明 20823628
捐赠科研通 7487263
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3356053
关于科研通互助平台的介绍 2494921
邀请新用户注册赠送积分活动 2383902