化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (2): 93-100.DOI: 10.6023/A24090266 上一篇 下一篇
研究论文
陈铭晖a, 张博心a, 魏滔a, 孙兆雪a, 冯亚青a, 张宝a,b,*()
投稿日期:
2024-09-09
发布日期:
2024-10-22
作者简介:
基金资助:
Minghui Chena, Boxin Zhanga, Tao Weia, Zhaoxue Suna, Yaqing Fenga, Bao Zhanga,b()
Received:
2024-09-09
Published:
2024-10-22
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三嗪共价骨架(CTF)材料是一类由三嗪环连接构筑的结晶性二维骨架材料, 于光催化领域受到了越来越多的关注. 由于其特殊的二维结构, 各层之间通过非化学键的方式进行堆叠形成体相结构, 因此其各层之间的相互作用力较弱. 在形成骨架过程以及光催化过程中可能发生堆积方式的变化. 然而目前CTFs材料产生层间位错的机理尚未有所研究. 因此本工作采用密度泛函方法, 探究了四种三嗪骨架材料(CTF-1、CTF-2、CTF-13以及CTF-133)的层间位错行为的主要影响因素. 结果表明, 四种CTF发生层间位错行为的过程均为一自发行为, 是由于相邻两层之间三嗪环基团中氮原子上π电子斥力造成的, 而苯环单元的层间堆积能够稳定层间构型. 最后, 对不同堆积方式的CTF-1骨架的光生载流子动力学进行了研究, 发现AA堆积的CTF-1骨架材料具有合适的带隙以及光生载流子迁移速率, 是一种潜在的半导体光催化剂.
陈铭晖, 张博心, 魏滔, 孙兆雪, 冯亚青, 张宝. 三嗪共价骨架材料的层间位错行为及其光生载流子动力学理论研究[J]. 化学学报, 2025, 83(2): 93-100.
Minghui Chen, Boxin Zhang, Tao Wei, Zhaoxue Sun, Yaqing Feng, Bao Zhang. Theoretical Calculation Studies on Interlayer Displacement Behavior and Photogenerated Carrier Dynamics of Covalent Triazine Frameworks[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(2): 93-100.
不同层间位错的CTF-1 | 有效质量 | |
---|---|---|
me*/m0 | -mh*/m0 | |
AA Stacking | 1.161 | 1.832 |
1 | 1.657 | 2.101 |
3 | 1.823 | 2.415 |
5 | 1.925 | 2.596 |
7 | 2.531 | 3.005 |
AB Stacking | 2.716 | 3.204 |
不同层间位错的CTF-1 | 有效质量 | |
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me*/m0 | -mh*/m0 | |
AA Stacking | 1.161 | 1.832 |
1 | 1.657 | 2.101 |
3 | 1.823 | 2.415 |
5 | 1.925 | 2.596 |
7 | 2.531 | 3.005 |
AB Stacking | 2.716 | 3.204 |
不同层间位错的CTF-1 | 沿层内方向有效质量 | Ed/eV | C2D/(N•m−1) | μ2D/(cm2•V−1•s−1) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Direction | Carriers | me*/m0 | md*/m0 | ||||
AA Stacking | x | Electron | 2.091 | 2.161 | 4.53 | 87.35 | 139.23 |
Hole | 3.832 | 3.778 | 2.37 | 41.67 | |||
y | Electron | 2.234 | 2.161 | 4.83 | 95.32 | 162.00 | |
Hole | 3.724 | 3.778 | 2.63 | 50.15 | |||
1 | x | Electron | 4.432 | 4.778 | 3.78 | 67.23 | 40.44 |
Hole | 5.652 | 6.058 | 1.95 | 16.45 | |||
y | Electron | 5.152 | 4.778 | 3.67 | 71.32 | 41.65 | |
Hole | 6.493 | 6.058 | 2.03 | 18.17 | |||
3 | x | Electron | 5.814 | 5.769 | 3.51 | 56.13 | 25.97 |
Hole | 6.516 | 6.547 | 2.39 | 15.58 | |||
y | Electron | 5.724 | 5.769 | 2.57 | 61.74 | 20.91 | |
Hole | 6.579 | 6.547 | 3.73 | 26.75 | |||
5 | x | Electron | 5.897 | 5.855 | 2.91 | 47.15 | 17.82 |
Hole | 6.516 | 6.867 | 2.35 | 12.27 | |||
y | Electron | 5.814 | 5.855 | 1.89 | 69.21 | 17.00 | |
Hole | 7.236 | 6.867 | 2.73 | 18.01 | |||
7 | x | Electron | 5.931 | 5.935 | 3.23 | 37.78 | 15.64 |
Hole | 7.005 | 7.079 | 1.37 | 5.56 | |||
y | Electron | 5.939 | 5.935 | 4.23 | 54.19 | 29.37 | |
Hole | 7.154 | 7.079 | 3.23 | 18.80 | |||
AB Stacking | x | Electron | 6.016 | 6.214 | 3.78 | 31.73 | 14.68 |
Hole | 6.704 | 6.964 | 3.25 | 11.26 | |||
y | Electron | 6.418 | 6.214 | 2.67 | 59.25 | 19.36 | |
Hole | 7.234 | 6.964 | 1.93 | 12.49 |
不同层间位错的CTF-1 | 沿层内方向有效质量 | Ed/eV | C2D/(N•m−1) | μ2D/(cm2•V−1•s−1) | |||
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Direction | Carriers | me*/m0 | md*/m0 | ||||
AA Stacking | x | Electron | 2.091 | 2.161 | 4.53 | 87.35 | 139.23 |
Hole | 3.832 | 3.778 | 2.37 | 41.67 | |||
y | Electron | 2.234 | 2.161 | 4.83 | 95.32 | 162.00 | |
Hole | 3.724 | 3.778 | 2.63 | 50.15 | |||
1 | x | Electron | 4.432 | 4.778 | 3.78 | 67.23 | 40.44 |
Hole | 5.652 | 6.058 | 1.95 | 16.45 | |||
y | Electron | 5.152 | 4.778 | 3.67 | 71.32 | 41.65 | |
Hole | 6.493 | 6.058 | 2.03 | 18.17 | |||
3 | x | Electron | 5.814 | 5.769 | 3.51 | 56.13 | 25.97 |
Hole | 6.516 | 6.547 | 2.39 | 15.58 | |||
y | Electron | 5.724 | 5.769 | 2.57 | 61.74 | 20.91 | |
Hole | 6.579 | 6.547 | 3.73 | 26.75 | |||
5 | x | Electron | 5.897 | 5.855 | 2.91 | 47.15 | 17.82 |
Hole | 6.516 | 6.867 | 2.35 | 12.27 | |||
y | Electron | 5.814 | 5.855 | 1.89 | 69.21 | 17.00 | |
Hole | 7.236 | 6.867 | 2.73 | 18.01 | |||
7 | x | Electron | 5.931 | 5.935 | 3.23 | 37.78 | 15.64 |
Hole | 7.005 | 7.079 | 1.37 | 5.56 | |||
y | Electron | 5.939 | 5.935 | 4.23 | 54.19 | 29.37 | |
Hole | 7.154 | 7.079 | 3.23 | 18.80 | |||
AB Stacking | x | Electron | 6.016 | 6.214 | 3.78 | 31.73 | 14.68 |
Hole | 6.704 | 6.964 | 3.25 | 11.26 | |||
y | Electron | 6.418 | 6.214 | 2.67 | 59.25 | 19.36 | |
Hole | 7.234 | 6.964 | 1.93 | 12.49 |
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