Фотикаталитический потенциал гетероструктур фосфорена-углеродные нанотрубки: исследование методом теории функционала плотности

Аннотация

Одномерные (1D)/двумерные (2D) гетероструктуры привлекли большое внимание в электронных и оптоэлектронных областях благодаря своим уникальным геометрическим структурам и богатой физике. Здесь мы систематически исследуем электронную структуру и оптические свойства гибридов одностенных углеродных нанотрубок (CNT) / фосфорен (BP) с помощью крупномасштабных вычислений теории функционала плотности (DFT). Результаты показывают, что интерфациальное взаимодействие между CNT и BP представляет собой слабую ван-дер-ваальсову (vdW) силу и коррелирует с диаметром нанотрубок. Гибриды CNT/BP демонстрируют сильное оптическое поглощение по сравнению с отдельными BP и CNT. Наблюдается зависящий от диаметра тип I или II гетеросоединение в гибридах CNT/BP. Более того, CNT не только значительно способствуют переносу фотогенерированных носителей заряда, но и эффективно улучшают фотикаталитическую активность BP как со-катализатор. Эти находки обогащают понимание BP-базированных 1D/2D гетероструктур, давая дальнейшие инсайты для проектирования высокоэффективных фосфорен-базированных или CNT-базированных нанофотикатализаторов.

Обзор литературы

Фосфорен (BP), новейший двухмерный (2D) слоистый черный фосфор [1, 2], привлек взрывной интерес для накопителей энергии, катализа и сенсорных приложений [3] благодаря необыкновенным свойствам: удивительно высокой подвижности дырок (10 000 см²/В·с) [4] и широко настраиваемым зонам (0,3–2 эВ) [5, 6]. Однако BP легко абсорбирует малые молекулы, включая воду и кислород из окружающей среды, что приводит к его нестабильности и препятствует практическим применениям [7–10]. Недавние работы показали, что формирование ван-дер-ваальсовых (vdW) гетероструктур между BP и другими наноматериалами может крайне улучшить его стабильность, так как другие наноматериалы, растущие на поверхности BP как контактные ингибиторы, предотвращают его реакцию с малыми молекулами из окружающей среды [11–17]. Chen et al. сообщили, что электрическая производительность BN-BP гетероструктуры не деградирует после экспозиции к окружающей среде в течение целой недели [11]. Yuan et al. обнаружили, что BP/MoS₂ композиты демонстрируют высокую стабильность и отличную фотикаталитическую активность (скорость генерации водорода в 62 раза выше, чем у голого BP под видимым светом) [12].

Низкоразмерные углеродные наноматериалы, такие как графен, углеродные нанотрубки (CNT) и фуллерены, широко применяются благодаря уникальным физико-химическим свойствам [18–20]. Различные композиты углеродных наноматериалов/BP были спроектированы и синтезированы благодаря высокой стабильности и отличным оптоэлектронным свойствам по сравнению с изолированным фосфореном для различных электронных и оптоэлектронных применений [21–25]. BP стабилизируется графеном как тонкий пассивирующий слой как минимум на несколько месяцев [26]. BP/g-C₃N₄ гибриды показывают отличную и стабильную фотикаталитическую активность для эволюции H₂ и быстрого деградации RhB под видимым светом [24]. В частности, Chen et al. напрямую подготовили CNT/BP 1D/2D гетероструктуры из красного фосфора в BP в высокодисперсной CNT матрице методом термического парообразования, демонстрируя высокую стабильность и эффективную активность кислородной эволюции (OER), сравнимую с коммерческими RuO₂ электро катализаторами, благодаря уникальным геометрическим и электронным характеристикам [27]. BP листы, включенные в CNT, получались добавлением N-метил-2-пирролидон-базированного BP раствора в водную дисперсию одностенных CNT, демонстрируя улучшенные свойства зарядового переноса, подавленную рекомбинацию и высокую стабильность в окружающей среде [28].

Для раскрытия потенциала CNT/BP гетеросоединения как фотикатализаторов, электронные структуры и интерфациальное взаимодействие систематически исследуются крупномасштабными DFT вычислениями. Одностенные зикзагообразные CNT с различными диаметрами в широком диапазоне (0,3–20,0 нм) используются для построения BP/CNT гетероструктур, так как электронная структура CNT меняется с диаметром [29] и поэтому влияет на фотоэлектрические свойства CNT/BP нанокомпозитов. Что более важно, (5,0), (7,0), (8,0) и (10,0) CNT являются полупроводниками, в то время как (3,0), (6,0) и (9,0) CNT металличны по природе. Следовательно, исследуемые CNT/BP композиты репрезентативны для элицидирования точных механизмов отличной фотоэлектрической активности, поскольку CNT в экспериментах обычно представляют смесь металлических и полупроводниковых трубок. Здесь мы явно показываем, что интерфациальное взаимодействие в CNT/BP гибриде является слабым vdW взаимодействием и связано с диаметром трубки CNT. Все гибриды CNT/BP имеют малую запрещенную зону (<0,8 эВ) и сильное оптическое поглощение по сравнению с отдельными BP и CNT. Наблюдается зависящий от диаметра тип I или II гетеросоединение в гибридах CNT/BP. CNT эффективно улучшают стабильность BP. Эти находки указывают, что гибриды CNT/BP должны быть хорошими кандидатами как фотикатализаторы, способствующими разработке высокоэффективных фосфорен-базированных или CNT-базированных нанофотикатализаторов.

Методы

Для построения CNT/BP гетероструктур (1×1×1) CNT используются для представления типичных ~0,43 нм CNT. Расчетные суперячейки состоят из (1×5) монослоя BP (содержащего 20 атомов P) и различных углеродных трубок длиной 4,26 Å в осевом направлении. Это вызывает незначительное осевое напряжение, приводящее к 1,3% несоответствию решетки. Вакуумная прослойка составляет 15 Å для всех гибридов, чтобы избежать искусственного взаимодействия в суперячейке (4,4×16,5×28 ų). Все теоретические расчеты выполнены методом DFT, реализованным в плоско-волновой базе кода CASTEP [30]. Выбран обобщенный градиентный приближенный (GGA) обмен-корреляционный функционал типа Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) [31]. Хотя PBE функционал может недооценивать запрещенные зоны, рассчитанные особенности и тенденции в BP/CNT гибридах должны оставаться качественно надежными [32]. Межслойное vdW взаимодействие учитывается полуэмпирической коррекцией Гримме DFT-D2 [33]. Сетка Монкхорст-Пак 5×8×1 k-точек используется для семплирования двумерной зоны Бриллюэна для геометрической оптимизации и расчета плотности состояний (DOS). Отсекающая энергия плоскостных волн выбрана 400 эВ, полная энергия и все силы на атомах сходятся до <10⁻⁶ эВ и 0,01 эВ/Å соответственно.

Результаты и обсуждение

Геометрическая структура и энергия формирования

Экспериментальные данные показывают, что металлическая или полупроводниковая природа CNT тесно связана с их диаметром (D) и спиралевидом расположения графитовых колец в стенках [34]. Контроль диаметра в фабрикации массивов одностенных углеродных нанотрубок (SWNT) является критическим аспектом для определения их свойств и интеграции в практические устройства [35, 36]. Для выяснения влияния диаметра трубки на интерфациальное взаимодействие в CNT/BP гетероструктурах выбраны семь зикзагообразных одностенных CNT с диаметрами 2,35–7,83 Å (см. Таблицу 1).

Рис. 1 показывает боковой и верхний вид оптимизированных геометрических структур для четырех репрезентативных CNT/BP гетероструктур: (5,0) CNT/BP, (6,0) CNT/BP, (9,0) CNT/BP и (10,0) CNT-BP гибриды. Для оптимизированных CNT-BP гибридов равновесные расстояния между стенкой нанотрубки и верхним P атомом монослоя BP составляют 2,80–2,93 Å (см. Таблицу 1), что сопоставимо с расстояниями между монослоем BP (или CNT) и другими материалами (3,49 Å для графен/BP [22], 3,46 Å для BN/BP [22], 2,15–3,60 Å для BP/монослой TMD [38], 2,78–3,03 Å для MoS₂/CNT [39], 2,73–2,86 Å для CNT/Ag₃PO₄ [40]). Такое большое равновесное расстояние показывает, что CNT взаимодействуют с монослоем BP через слабую vdW силу. После оптимизации CNT и монослой BP в гибридах практически не изменяются, что еще больше указывает на то, что CNT-BP взаимодействие действительно vdW, а не ковалентное, в согласии с результатами других [32].

Стабильность CNT/BP гибридов может быть оценена по их адсорбционной энергии:

$$ E_f = E_{comb} - E_{CNT} - E_{BP} $$ (1)

где E_comb, E_CNT, E_BP — полная энергия релаксированных CNT/BP, чистого CNT и монослоя BP. Согласно определению, отрицательный E_f подразумевает стабильность интерфейса. Все энергии формирования для CNT/BP гибридов отрицательны, почти монотонно убывают от −0,5930 до −1,6965 эВ с увеличением диаметра трубки (см. Таблицу 1). Следовательно, эти гибриды обладают высокой термодинамической стабильностью и довольно сильным взаимодействием между CNT и монослоем BP. Однако трудно отличить, что интерфациальная связанность (10,0) CNT с BP сильнее, чем для (3,0) CNT/BP, основываясь на энергии формирования. На самом деле, CNT(9,0)/BP и CNT(10,0)/BP гибриды с более низкой энергией формирования легче формируются благодаря большей контактной площади CNT с BP.

Зонная структура и плотность состояний

Для изучения влияния CNT на электронные свойства монослоя BP рассчитывались зонные структуры и плотность состояний (DOS) для объемного BP, монослоя BP, чистого CNT и CNT/BP гибридов (Рис. 2, 3; Таблица 1). Рис. 2e,f показывают, что максимум валентной зоны (VB) и минимум проводимой зоны (CB) в расчете объемного BP и монослоя BP расположены в точке G зоны Бриллюэна, подтверждая явный прямой запрещенный зазор (E_g) полупроводника 0,3 и 0,94 эВ, согласуясь с предыдущими результатами [41] и их DOS (Рис. 3d, d*). Кроме того, видно, что верх VB более дисперсивен, чем низ CB для BP и гибридов, предполагая, что фотогенерированные дырки обладают меньшими эффективными массами. Электронные характеристики BP и CNT/BP гибридов способствуют разделению электрон-дырочных пар в процессе реакции и приводят к хорошей фотикаталитической активности.

Рис. 3 показывает DOS отдельных CNT, BP и их гибридов. Как видно в части c* Рис. 3, (9,0) CNT металличен, что согласуется с предыдущими исследованиями [40]. Внимательное наблюдение Рис. 3 позволяет заключить, что каждый компонент комбинированных DOS в CNT/BP гибридах меняется очень мало относительно изолированных индивидуумов, в основном сохраняя природу их соответствующих DOS, что указывает на наличие слабого vdW взаимодействия на интерфейсе CNT-BP и соответствует большому равновесному расстоянию между CNT и монослоем BP в гибридах (2,80–2,93 Å).

Рассчитанные запрещенные зоны полупроводниковых (5,0), (7,0), (8,0) и (10,0) CNT-BP гибридов составляют 0,190, 0,315, 0,375 и 0,863 эВ соответственно (Таблица 1). В частности, когда металлические (3,0), (6,0) и (9,0) CNT связаны с BP, все металлические CNT открывают запрещенную зону из-за эффекта напряжения, аналогично предыдущей работе с CNT/MoS₂ гибридами [40]. Еще более интересно, изменение запрещенной зоны в CNT/BP гибридах монотонно возрастает с диаметром трубки, указывая на то, что влияние CNT на электронные свойства BP связано с диаметром трубки. Поэтому настройка запрещенной зоны CNT/BP гибридов диаметром CNT является эффективным подходом. Во всех CNT/BP гибридах расчетные запрещенные зоны малы (<0,9 эВ, Таблица 1). Такие запрещенные зоны позволяют гибридам поглощать большую часть солнечного света, возбуждая больше фотогенерированных электронов из VB в CB гетероструктур, улучшая фотикаталитическую производительность CNT/BP по сравнению с монослоем BP.

Хотя малая запрещенная зона для захвата видимого света, вносящего ~50% солнечной энергии, играет важную роль в фотикаталитическом эффекте, она, кажется, не единственная. Эффективное разделение фотогенерированных носителей заряда также важно для улучшения фотикаталитической производительности [3]. Как четко показано на Рис. 3, каждый компонент комбинированных DOS в CNT/BP гибридах взаимно чередуется вблизи уровня Ферми. Следовательно, такие малые запрещенные зоны в CNT/BP гибридах можно понять простым механизмом: C 2p состояния CNT появляются в запрещенной зоне монослоя BP. Также обнаружено, что близкозоновая электронная структура CNT/BP гибрида меняется с диаметром трубки. Когда малые CNT (например, (5,0) и (6,0)) комбинируются с монослоем BP, их энергетические уровни встраиваются в запрещенную зону монослоя BP (Рис. 3a,b), что четче видно из распределений электронной плотности высших занятых и низших свободных уровней (HOL и LUL), продемонстрированных на Рис. 4. Высший занятый уровень (HOL) состоит из C 2p состояний и малого P состояний в CNT(6,0)/BP, даже только из C 2p состояний в CNT(5,0)/BP, где их низшие свободные уровни (LUL) все состоят из C 2p орбиталей с небольшим примешанием P состояний. В результате CNT(5,0)/BP и CNT(6,0)/BP демонстрируют тип I гетеросоединения [42]. Для практических целей фотикатализа такое выравнивание зон неблагоприятно для разделения фотогенерированных электрон-дырочных пар, они легко рекомбинируют на CNT. Следовательно, CNT могут играть роль рекомбинационных центров и снижать фотикаталитическую активность CNT/BP гибридов. Напротив, когда крупнодиаметровые (9,0) CNT связываются с монослоем BP, их энергетические уровни чередуются (Рис. 3c), образуя тип II гетеросоединения. Это дополнительно подтверждается двумя крайними правыми столбцами на Рис. 4: LUL — C состояния, HOL — P состояния.

В фотикатализе такое тип II выравнивание зон считается имеющим замечательное влияние на эффективное разделение фотогенерированных электрон-дырочных пар. Под световым облучением электроны могут быть напрямую возбуждены из монослоя BP в CNT, что приводит к эффективному разделению зарядов между двумя компонентами. Кроме того, формирование тип II гетероструктуры — эффективный подход для расширения фотореспонсивного региона. В результате крупнодиаметровые (9,0) CNT являются сенсибилизатором для монослоя BP. Эти результаты раскрыли, что связывание крупнодиаметровых CNT на монослое BP должно быть хорошо выбранным путем для достижения высокой фотоактивности.

Разность зарядовых плотностей и анализ механизма

Все изменения DOS, упомянутые выше, исходят из интерфациального взаимодействия между вовлеченными компонентами, и интерфациальное взаимодействие сильно коррелирует с зарядовым переносом в гетеросоединениях. Это можно понять простым механизмом, основанным на степени зарядового переноса на интерфейсе: сильная связанность и больший зарядовой перенос. На основе 3D разности зарядовых плотностей зарядовой перенос и перераспределение на интерфейсе в этих гибридах могут быть оценены (Рис. 5) следующим соотношением:

$$ \Delta \rho = \rho_{CNT/BP} - \rho_{BP} - \rho_{CNT} $$ (2)

где ρ_CNT/BP, ρ_BP, ρ_CNT — соответственно зарядовые плотности гибридов, монослоя BP и CNT в одной конфигурации. На Рис. 5 синий и желтый обозначают накопление и истощение заряда. Очевидно, зарядовое перераспределение видно из-за взаимодействия в CNT/BP гибриде, вовлекающее все C атомы в CNT, верхний P атом в BP (Рис. 5a1–b2). Более того, сильное истощение заряда (синяя часть на Рис. 5) найдено преимущественно от верхних P атомов в BP. Это указывает, что CNT более привлекательны для электронов, что помогает повысить стабильность монослоя BP как фотикатализатора.

Количественный результат зарядового переноса и перераспределения изображен на Рис. 5d1,d2 плоскостенно усредненной разностью зарядовых плотностей вдоль направления, перпендикулярного монослою BP. Горизонтальные пунктирные линии — позиции нижнего слоя CNT и верхнего P атома монослоя BP. Положительные (отрицательные) значения указывают на накопление (истощение) электронов. Наибольшее эффективное истощение электронов над P атомами монослоя BP составляет ~−1,29×10⁻² э/ų в CNT/BP гибридах, в то время как наибольшее эффективное накопление на нижних C атомах составляет ~1,41×10⁻², 1,63×10⁻², 1,84×10⁻² и 1,96×10⁻² э/ų в CNT(5,0)/BP, CNT(6,0)/BP, CNT(9,0)/BP и CNT(10,0)/BP гибридах. Это демонстрирует, что интерфациальное взаимодействие между CNT и монослоем BP усиливается с увеличением диаметра CNT, что может быть вызвано увеличением контактной площади между CNT и BP с ростом диаметра.

Количественное изменение заряда на интерфейсе также можно определить анализом Малликена плоско-волновых псевдопотенциальных расчетов на CNT, монослое BP и CNT/BP гибриды. Рис. 6 показывает результаты заряда Малликена на атомах C и P в CNT/BP гибридах, представлены несколько типичных значений. Верхний P атом монослоя BP имеет заряд Малликена 0,01. Изменение заряда декларирует, что верхние P атомы CNT/BP гибридов теряют больше электронов, чем в изолированном монослое BP (заряд Малликена приближается к нулю в чистом монослое BP).

Хотя атомы C в CNT имеют заряд Малликена, приближающийся к нулю, те в CNT/BP гибридах имеют разные заряды Малликена, так как интерфациальное взаимодействие варьируется. Рис. 6 показывает, что нижний слой C атом около монослоя BP имеет заряд Малликена −0,01 и −0,02 в CNT(5,0)/BP и CNT(6,0)/BP гибридах, дополнительно изображая улучшение интерфациального взаимодействия с увеличением диаметра нанотрубки, соответствующее увеличивающейся контактной площади в CNT/BP гибридах.

Эффективный чистый заряд от одного компонента к другому в этих композитах можно изучить методом Бадера, как указано в Таблице 1. Расчетный заряд Бадера показывает, что некоторый заряд переносится от BP к CNT, приводя к дырочному легированию BP, что согласуется с плоскостенно усредненной разностью зарядовых плотностей. Интересно, что количество перенесенного заряда в этих гибридах зависит от диаметра трубки. Когда диаметр увеличивается (2,35–7,8 Å), электроны, перенесенные от BP к CNT в гибридах (Таблица 1), также увеличиваются (0,004–0,142), в согласии с тем, что первый имеет увеличивающуюся интерфациальную контактную площадь в CNT/BP гибридах.

Интерфациальный зарядовой перенос приведет к изменению распределения электростатического потенциала на интерфейсе в гибридах. Рис. 5c1,c2 показывают конкретную позицию в z-направлении зависимости профиля плоскостенно усредненного самосогласованного электростатического потенциала для CNT/BP гибридов. На интерфейсе разность потенциала ~0,39 эВ между CNT и монослоем BP наблюдается для CNT(9,0)/BP и CNT(10,0)/BP, в то время как средняя электростатическая разность потенциала составляет 0,37 эВ для CNT(5,0)/BP и CNT(6,0)/BP, где есть незначительное изменение потенциала на интерфейсе. Под световым облучением встроенный потенциал на интерфейсе CNT-BP может улучшить разделение и миграцию фотогенерированных носителей в гибридах, что значительно повысит фотикаталитическую активность и стабильность CNT/BP фотикатализатора.

Оптические свойства

Для оценки оптических свойств монослоя BP и CNT/BP гибридов вычисляются мнимые части ε₂ диэлектрической функции из матричных элементов импульса между занятыми и свободными волновыми функциями на основе правила Ферми в дипольном приближении уравнением (3):

$$ \varepsilon_2 = \frac{ve^2}{2\pi \hbar m^2 \omega^2} \int d^3k \sum_{n,n'} |\langle kn|p|kn'\rangle|^2 f(kn)(1-f(kn')) \delta(E_{kn}-E_{kn'}-\hbar\omega) $$ (3)

где ε₂, ħω, p, |kn⟩, f(kn) — мнимая часть диэлектрической функции, энергия падающего фотона, оператор импульса r(ħ/i)(∂/∂x), кристаллическая волновая функция и ферми-функция. Действительная часть ε₁(ω) может быть получена из мнимой части по соотношению Крамерса-Кронига. Оптический коэффициент поглощения I(ω) оценивается формулой (4):

$$ I(\omega) = \sqrt{2}\omega \left[\sqrt{\varepsilon_1^2(\omega)+\varepsilon_2^2(\omega)}-\varepsilon_1(\omega)\right]^{1/2} $$ (4)

Указанные соотношения являются теоретической базой зонной структуры и оптических свойств для объяснения механизма поглощения спектров, вызванного электронными переходами между различными энергетическими уровнями. Рис. 7 представляет расчетные UV-Vis спектры поглощения монослоя BP и CNT/BP гибридов. Край поглощения монослоя BP расположен рядом с 0,93 эВ, соответствующим его внутреннему переходу от 3s к 3p орбиталям. Оптический край поглощения CNT/BP гибрида смещается к более длинным волнам по сравнению с чистым монослоем BP из-за их уменьшенных запрещенных зон (см. Рис. 7), в результате электронного перехода от C 2p к P 3p состояниям или C 2p к C 2p состояниям.

Сильная интенсивность поглощения — один из важнейших факторов для превосходного фотикатализатора. По сравнению с монослоем BP (Рис. 7), оптическое поглощение CNT/BP гибридов может быть значительно улучшено в области видимого света. Понятно, что слабое оптическое поглощение чистого BP в видимом диапазоне обусловлено малыми значениями s-p матричных элементов в уравнении (3) из-за очень низких 3p состояний в дне CB. Для CNT/BP гибридов C 2p- и P 3p-гибридизированные орбитали являются преобладающими компонентами в нижней части CB и вершине VB (Рис. 3). Большие состояния у запрещенной зоны этих гибридов соответствуют большим значениям s-p и p-p матричных элементов в уравнении (3). Следовательно, световое поглощение этих CNT/BP гибридов усиливается в видимом диапазоне (Рис. 7).

Для CNT/BP гибридов происхождение улучшенной фотикаталитической активности и стабильности следующее. Во-первых, C 2p состояния CNT, встроенные в запрещенную зону BP (Рис. 3), дают более связанным электронам участвовать в межзонных переходах, что не только расширяет поглощающий диапазон, но и увеличивает интенсивность поглощения по сравнению с отдельными компонентами. Во-вторых, экспериментальные результаты показывают, что BP/CNT имеют низкое эквивалентное сопротивление, в 13 раз ниже, чем BP [43]. Наблюдаемая отличная электро каталитическая активность и стабильность BP-CNT гораздо выше, чем у BP, что атрибутируется гораздо более низкому сопротивлению зарядового переноса BP/CNT по сравнению с BP [27]. В CNT/BP гибридах CNT сети с большой площадью поверхности и высокой проводимостью играют ключевую роль быстрого проводящего моста и могут значительно улучшить электрическую проводимость BP катализатора. Поэтому фотогенерированные заряды могут свободно перемещаться по проводящей сети пучка CNT под видимым светом, и фотовозбужденные носители заряда могут быть эффективно разделены и перенесены, приводя к низкой скорости рекомбинации и высокой фотикаталитической активности. Что более важно для CNT(9,0)/BP гибридов, формирование тип-II гетеросоединения (Рис. 4) заставляет фотовозбужденные электроны и дырки двигаться к разным сторонам гетеросоединения и в результате обеспечивает эффективное пространственное разделение электрон-дырочных пар до рекомбинации [42]. Кроме того, некоторые нейтральные C атомы заряжаются из-за зарядового переноса в CNT, становясь активными центрами из изначально каталитически инертных, делая CNT высокоактивным со-катализатором в этих гибридах. Более того, число активных центров значительно увеличивается из-за потери электронов в процессе фотикатализа. Синергетические эффекты вышеуказанных факторов могут привести к усиленной фотикаталитической производительности CNT/BP гибридов под видимым светом. На основе вышеизложенного анализа, связывание CNT на BP полупроводнике улучшит фотикаталитическую активность BP.

Заключение

В сумме, мы исследовали потенциальные применения CNT/BP композитов в фотикатализе, анализируя электронные и оптические свойства в рамках DFT. Наши результаты показывают, что CNT/BP гибриды имеют малую запрещенную зону (<0,8 эВ), приводящую к их сильном поглощению не только в видимом, но и в ближнем инфракрасном спектральном регионах. Что более важно, тип II гетеросоединение может эффективно разделять фотогенерированные носители заряда в CNT(9,0)/BP гибриде и способствовать разделению фотовозбужденных электронов и дырок. Таким образом, разумно заключить, что CNT/BP гибриды будут хорошими кандидатами как фотикатализаторы, способствующими разработке высокоэффективных фосфорен-базированных или CNT-базированных нанофотикатализаторов.

Доступность данных и материалов

Наборы данных, сгенерированные и/или проанализированные в ходе текущего исследования, доступны у соответствующего автора по запросу.

Аббревиатуры

CNT:

Углеродная нанотрубка

BP:

Фосфорен

DFT:

Теория функционала плотности

vdW:

Ван-дер-ваальс

OER:

Реакция кислородной эволюции

PBE:

Perdew-Burke-Ernzerhof

GGA:

Обобщенное градиентное приближение

DOS:

Плотность состояний

VB:

Валентная зона

CB:

Проводимая зона

HOL:

Высшие занятые уровни

LUL:

Низшие свободные уровни