Two-dimensional van der Waals heterostructure CdO/PtSe2: promising visible light photocatalyst for overall water splitting

文献情報

出版日 2020-09-28
DOI 10.1039/D0CP03564E
インパクトファクター 3.676
著者

Weixiao Ji


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要旨

Due to the gradual depletion of fossil fuels and the serious environmental pollution, hydrogen generation by photocatalytic water splitting has been considered as an alternative strategy for clean energy. Herein, using hybrid density functional calculations, we systematically study the structural, electronic and optical properties of van der Waals heterostructure CdO/PtSe2 with different stacking patterns. The heterostructure is found to be dynamically stable, and has type-II band alignment with a large built-in electric field, which is favorable for the efficient spatial separation of photogenerated charge carriers. By revealing the intrinsic interface dipoles dependent photocatalytic mechanisms, we find the band edges of all patterns straddle the water redox levels despite the AB-1 pattern having a bandgap less than 1.23 eV. Moreover, the heterostructure shows globally improved optical absorptions with a large absorption coefficient (105 cm−1) compared to the single layers, demonstrating the enhanced photocatalytic activity. Comparing with widely discussed bilayer systems like graphene/C3N4 and MoS2/C3N4, the CdO/PtSe2 simultaneously has several advantages or peculiarities such as the more favorable absorption of visible light, therefore CdO/PtSe2 is a promising candidate and a unique system for photocatalytic water splitting.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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