Two-dimensional PtSe2/hBN vdW heterojunction as photoelectrocatalyst for the solar-driven oxygen evolution reaction: A first principles study
Two-dimensional PtSe2/hBN vdW heterojunction as photoelectrocatalyst for the solar-driven oxygen evolution reaction: A first principles study
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二维 PtSe2/hBN vdW 异质结作为太阳能驱动析氧反应的光电催化剂：第一原理研究
DOI：
10.1016/j.apsusc.2021.151207
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发表时间：
2021-09
影响因子：
6.7
通讯作者：
Wang Ling-Ling
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Huang Xin;Xu Liang;Li Haotian;Tang Shuaihao;Ma Zongle;Zeng Jian;Xiong Feilong;Li Zhengquan;Wang Ling-Ling
设计和研究合适的光电催化剂用于水的分解是可再生和取之不尽的太阳能利用的关键，但仍然是一个巨大的难题。在这里，使用第一原理计算，二维PtSe 2/hBN异质结的第一个设想。然而，电子和空穴的快速复合会抑制异质结的可见光催化效率。为了实现异质结中电子和空穴的有效空间分离，我们通过在hBN单层上掺杂两个碳原子来调节带隙，得到了Ⅱ型PtSe 2/hBNC异质结。通过结构、电学和光学性质的综合研究，发现该结构具有良好的载流子迁移率和析氧反应性能，过电位低（0.76 eV），是一种理想的光电催化剂，具有良好的光吸收性能。本研究解释了掺杂PtSe 2/hBNC vdW异质结促进光催化和析氧能力的可能机制，为设计更多的太阳能驱动的高质量水裂解光电催化剂奠定了基础。
Designing and researching suitable photoelectrocatalyst for water splitting is crucial for the utilization of renewable and inexhaustible solar energy but remains a huge conundrum. Here, using first principles calculations, the two-dimensional PtSe2/hBN heterojunction was first conceived. However, the rapid recombination of electrons and holes will inhibit the visible light catalytic efficiency of the heterojunction. In order to realize effective spatial separation of electrons and holes of the heterojunction, we tuned the band gap by doping two carbon atoms on the hBN monolayer to obtain the type-Ⅱ PtSe2/hBNC heterojunction. Then through the comprehensive researches on structural, electronic and optical properties, it was found that the structure possesses excellent carrier mobility and exhibits a great oxygen evolution reaction performance with a low overpotential of 0.76 eV, which is an ideal photoelectrocatalyst and exhibits great light absorption performance. In this study, the possible mechanism of doped PtSe2/hBNC vdW heterojunction to promote photocatalysis and oxygen evolution ability was explained, which may pave the way for the practical design of more solar-driven high-quality water splitting photoelectrocatalysts.
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