石墨相氮化碳/蓝磷异质结的光催化性能研究

二维材料因其独特的性质在众多研究领域备受关注,而异质结是减小带隙、促进空间电荷有效分离的重要手段,因此构建二维异质结构是提高材料光催化性能的一种关键途径.基于第一性原理方法,可以有效地设计出合适的异质结构.该文通过第一性原理计算系统地研究了几种不同的石墨相氮化碳/蓝磷(g-C3N4/xBlueP,x=1,2,3)异质结的电子和光学性质.计算结果表明,g-C3N4/2BlueP异质结具有最合适的带边位置、较宽的光学响应范围和良好的光吸收能力.通过进一步施加适当的双轴应力,发现可实现g-C3N4/2BlueP异质结类型的转变,解决了I型异质结的高电子-空穴复合问题,这对于实现高效光生电荷分离有着重要的意义.合适的应力调控后的g-C3N4/2BlueP异质结具有明显优于两种组分材料的光吸收性能,在可见光区的光吸收强度明显增大.