A two-dimensional vertical van der Waals heterostructure based on g-GaN and Mg(OH)2 used as a promising photocatalyst for water splitting: A first-principles calculation

异质结 分解水 范德瓦尔斯力 光催化 半导体 材料科学 电子能带结构 电场 化学 光催化分解水 光电子学 催化作用 凝聚态物理 分子 物理 量子力学 生物化学 有机化学
作者
Kai Ren,Jin Yu,Wencheng Tang
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:126 (6) 被引量:70
标识
DOI:10.1063/1.5099125
摘要

In this study, based on first-principles calculation, the structural, electronic, interfacial, and optical properties of two-dimensional (2D) semiconductor vertical heterostructure constructed by g-GaN and Mg(OH)2 are addressed. The g-GaN/Mg(OH)2 heterostructure is discovered to be formed by van der Waals (vdW) forces and possesses a type-II band structure which can promote the separation of photogenerated electron–holes constantly. At the same time, the calculated band edge positions of the heterostructure are decent to induce the oxidation and reduction reactions for water splitting at pH 0. Gibb's free energy change in the redox reaction for the g-GaN/Mg(OH)2 vdW heterostructure is further investigated that the heterostructure can act as a suitable catalyst in hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction for water splitting. The charge-density difference and the potential drop are calculated across the interface of the g-GaN/Mg(OH)2 vdW heterostructure, and the potential drop can induce a large built-in electric field, which is also a boost to prevent the recombination of the photogenerated charges. Finally, the applied external biaxial strain is studied that it can improve the optical absorption performance of the g-GaN/Mg(OH)2 vdW heterostructure. This study provides a possibility of method to design the 2D vdW heterostructure as a photocatalyst to decompose water.
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
2秒前
好远加身发布了新的文献求助10
3秒前
丫头发布了新的文献求助20
3秒前
五十四发布了新的文献求助10
4秒前
时秋发布了新的文献求助10
5秒前
一隅发布了新的文献求助10
7秒前
lizhiqian2024发布了新的文献求助30
8秒前
9秒前
11秒前
善学以致用应助李如凡采纳,获得10
11秒前
12秒前
tutuee完成签到,获得积分10
12秒前
完美世界应助frl采纳,获得10
12秒前
Hannah发布了新的文献求助10
14秒前
zhiqing发布了新的文献求助10
14秒前
orbitvox发布了新的文献求助10
14秒前
赘婿应助水聿_pursuing_1采纳,获得30
14秒前
Ava应助Marciu33采纳,获得10
14秒前
17秒前
笨笨完成签到,获得积分20
18秒前
orbitvox完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI5应助fengkun0520采纳,获得10
18秒前
20秒前
21秒前
彩色的奄完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
tong完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
shidanni发布了新的文献求助10
27秒前
xt_489完成签到,获得积分10
28秒前
93完成签到,获得积分10
29秒前
顾矜应助zhiqing采纳,获得10
30秒前
31秒前
orixero应助笨笨采纳,获得10
33秒前
Moonber完成签到,获得积分10
35秒前
慕青应助杰king采纳,获得10
35秒前
五十四完成签到,获得积分10
35秒前
高贵的思天完成签到,获得积分10
36秒前
哆啦梦完成签到,获得积分20
36秒前
36秒前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
A China diary: Peking 400
Brain and Heart The Triumphs and Struggles of a Pediatric Neurosurgeon 400
Cybersecurity Blueprint – Transitioning to Tech 400
Mixing the elements of mass customisation 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3784187
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3329320
关于积分的说明 10241363
捐赠科研通 3044768
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1671305
邀请新用户注册赠送积分活动 800219
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 759288