Doping atom improves photocatalytic performance in a new metal-free organic photocatalyst for water splitting

文献情報

出版日 2022-08-09
DOI 10.1039/D2CP02779H
インパクトファクター 3.676
著者

Hengshuai Li, Xiaocheng Hu, Dong Fan, Zhihao Wang, Haiquan Hu, Feng Guo, Zhenbao Feng, Jun Li, Maoye Yin, Zhi Li


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要旨

Photocatalytic water splitting, using solar energy to obtain hydrogen, is an ideal technology for producing new energy. In the process of photocatalysis, the improvement of the catalytic performance of the catalysts used is a matter of great concern to scientists. So far, there are many problems preventing improvements in photocatalytic performance. In this paper, we propose an atom-doping method, which is an effective method to improve the catalytic performance. We present a type of graphene-like carbon nitride material, whose primitive cell is composed of 12 carbon atoms and 14 nitrogen atoms, so it is denoted as g-C12N14. The energy band, density of states, and optical absorption spectrum of g-C12N14 have been studied using first-principles calculations. From the characteristics of these properties, it is concluded that g-C12N14 can be used as a photocatalyst, but its catalytic performance is low. To improve the catalytic performance, atom doping has been used, which can change the electronic state of the surface to enhance the activity of the photocatalyst. It was calculated that the doped phosphorus and boron system improved the optical absorption range, thus improving the photocatalytic efficiency. To make the results more accurate, all the calculations used the computationally-large HSE06 hybrid functional method.

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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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