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

• Published in: 人工晶体学报 Vol. 51; no. 3; pp. 450 - 458
• Main Authors: 刘晨曦, 潘多桥, 庞国旺, 史蕾倩, 张丽丽, 雷博程, 赵旭才, 黄以能
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 伊犁师范大学,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁 835000%伊犁师范大学,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁 835000 01.03.2022; 南京大学物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093
• Subjects: 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
• ISSN: 1000-985X
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-985X.2022.03.010

O643.36%O644.1; 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.