化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (4): 510-516.DOI: 10.6023/A21110533 上一篇 下一篇
研究论文
龚雪a, 马新国a,b,*(), 万锋达a, 段汪洋a, 杨小玲a,b, 朱进容a,b
投稿日期:
2021-11-24
发布日期:
2022-04-28
通讯作者:
马新国
基金资助:
Xue Gonga, Xinguo Maa,b(), Fengda Wana, Wangyang Duana, Xiaoling Yanga,b, Jinrong Zhua,b
Received:
2021-11-24
Published:
2022-04-28
Contact:
Xinguo Ma
Supported by:
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采用平面波超软赝势方法研究了二维单层MoSi2X4 (X=N, P, As)的稳定性、电子结构和光学性质. 研究结果显示, 基于单层MoSi2N4的两种同分异构体M1和M2所构建的六种晶体结构具有较好的动力学稳定性. 通过能带和有效质量的计算, 单层MoSi2N4在MoSi2X4 (X=N, P, As)六种晶体结构中显示出最宽的间接带隙和最高的载流子迁移率. 随后带边电位的计算结果表明, 单层MoSi2N4带边势分别为M1: –0.368、1.416 V, M2: –0.227、1.837 V, 其结果相较于MoSi2P4和MoSi2As4导带边电位更负, 价带边电位更正, 是六种晶体结构中最适合用作光催化剂的材料. 同时, 光吸收谱的计算结果显示, 单层MoSi2N4的光学吸收表现出明显的各向异性, 在可见光和紫外光波段内具有较强的光吸收能力, 说明其在可见光催化领域有着潜在的应用前景. 这些结果为进一步深入研究二维单层MoSi2N4在光催化水解领域的应用提供了理论指导.
龚雪, 马新国, 万锋达, 段汪洋, 杨小玲, 朱进容. 二维单层MoSi2X4 (X=N, P, As)的电子结构及光学性质研究[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 510-516.
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Structure | Model | a/nm | b/nm | Eg/eV | Bond length/nm | Bond angle/(°) | Cohesive energy/(eV•atom–1) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
l1 | l2 | θ1 | θ2 | |||||||
MoSi2N4 | M1 | 0.290 | 0.290 | 1.783 | 0.209 | 0.175 | 73.36 | 106.61 | –5.29 | |
0.175 | ||||||||||
M2 | 0.289 | 0.289 | 2.064 | 0.209 | 0.175 | 74.08 | 107.01 | –5.28 | ||
0.175 | ||||||||||
MoSi2P4 | M1 | 0.347 | 0.347 | 0.657 | 0.245 | 0.224 | 70.44 | 116.96 | –3.30 | |
0.225 | ||||||||||
M2 | 0.346 | 0.346 | 0.889 | 0.245 | 0.226 | 70.99 | 117.34 | –3.29 | ||
0.225 | ||||||||||
MoSi2As4 | M1 | 0.365 | 0.366 | 0.559 | 0.257 | 0.236 | 69.97 | 117.94 | –2.94 | |
0.237 | ||||||||||
M2 | 0.364 | 0.365 | 0.709 | 0.257 | 0.240 | 70.26 | 116.85 | –2.93 | ||
0.238 |
Structure | Model | a/nm | b/nm | Eg/eV | Bond length/nm | Bond angle/(°) | Cohesive energy/(eV•atom–1) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
l1 | l2 | θ1 | θ2 | |||||||
MoSi2N4 | M1 | 0.290 | 0.290 | 1.783 | 0.209 | 0.175 | 73.36 | 106.61 | –5.29 | |
0.175 | ||||||||||
M2 | 0.289 | 0.289 | 2.064 | 0.209 | 0.175 | 74.08 | 107.01 | –5.28 | ||
0.175 | ||||||||||
MoSi2P4 | M1 | 0.347 | 0.347 | 0.657 | 0.245 | 0.224 | 70.44 | 116.96 | –3.30 | |
0.225 | ||||||||||
M2 | 0.346 | 0.346 | 0.889 | 0.245 | 0.226 | 70.99 | 117.34 | –3.29 | ||
0.225 | ||||||||||
MoSi2As4 | M1 | 0.365 | 0.366 | 0.559 | 0.257 | 0.236 | 69.97 | 117.94 | –2.94 | |
0.237 | ||||||||||
M2 | 0.364 | 0.365 | 0.709 | 0.257 | 0.240 | 70.26 | 116.85 | –2.93 | ||
0.238 |
Structure | Model | $m_{e}^{*}$/m0 | $m_{h}^{*}$/m0 | μ0/m0 | Work function/eV |
---|---|---|---|---|---|
MoSi2N4 | M1 | 0.461 | 0.644 | 0.269 | 4.766 |
M2 | 0.462 | 0.798 | 0.293 | 4.787 | |
MoSi2P4 | M1 | 0.615 | 0.799 | 0.348 | 4.705 |
M2 | 0.702 | 0.778 | 0.369 | 4.805 | |
MoSi2As4 | M1 | 0.625 | 0.606 | 0.308 | 4.700 |
M2 | 0.614 | 0.806 | 0.349 | 4.778 | |
MoS2 | 0.457 | 0.779 | 0.288 | 5.149 |
Structure | Model | $m_{e}^{*}$/m0 | $m_{h}^{*}$/m0 | μ0/m0 | Work function/eV |
---|---|---|---|---|---|
MoSi2N4 | M1 | 0.461 | 0.644 | 0.269 | 4.766 |
M2 | 0.462 | 0.798 | 0.293 | 4.787 | |
MoSi2P4 | M1 | 0.615 | 0.799 | 0.348 | 4.705 |
M2 | 0.702 | 0.778 | 0.369 | 4.805 | |
MoSi2As4 | M1 | 0.625 | 0.606 | 0.308 | 4.700 |
M2 | 0.614 | 0.806 | 0.349 | 4.778 | |
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