X/g-C3N4(X=g-C3N4、AlN及GaN)异质结光催化活性的理论研究

摘要：

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了单层g-C3N4以及X/g-C3N4(X=g-C3N4、AlN及GaN)异质结的稳定性、电子结构、功函数及光学性质.结果表明,X/g-C3N4异质结的晶格失配率和晶格失配能极低,说明X/g-C3N4具有优异的稳定性.与单层g-C3N4相比,X/g-C3N4的带隙均减小,态密度的波峰和波谷均大幅提高且出现了红移现象,处于激发态的电子数量增加,使得电子跃迁变得更为容易,表明构建异质结有利于提高体系对可见光的响应能力.此外,X/g-C3 N4的功函数均减小且在界面处形成了内建电场,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,这对载流子的迁移以及光催化能力的提高大有裨益.其中,GaN/g-C3N4的功函数最小,在界面处存在电势差形成了内建电场且红移现象最明显,可推测GaN/g-C3N4的光催化性能最好.因此,本文提出的构建异质结是提高体系光催化活性的有效手段.

关键词：异质结、第一性原理、电子结构、光学性质、光催化性能、GaN/g-C3N4异质结、AlN/g-C3N4异质结

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分类号：O643.36;O644.1(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：自治区高校科研计划项目;新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题;伊犁师范大学博士启动基金;自治区研究生创新项目

在线出版日期：2022-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：450-458