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z型光催化体系中挥发性有机物降解的第一性原理评价:MXene和石墨- cn异质结构( First-Principles Evaluation of Volatile Organic Compounds Degradation in Z-Scheme Photocatalytic Systems: MXene and Graphitic-CN Heterostructures )
Junhui Zhou Didi Li Weina Zhao Binghua Jing Taicheng An
利用传统的试错法来确定合适的催化剂用于挥发性有机化合物（VOCs）的光催化降解是一个艰巨的挑战。本工作通过密度泛函理论计算,设计了三种Z型G-CN/M2CO2(M=Hf、Zr和Sc）异质结构,它们不仅具有良好的结构稳定性,而且具有良好的光催化降解VOCs的能力。这三种Z-构型体系的光催化活性的提高可以归因于由于光电子从g-CN层迁移到M2CO2层而导致的电子空穴对复合率低以及Z-构型异质结中的内部电场。在这三种异质结构中，只有g-CN/Zr2CO2在光辐射下具有良好的光谱利用率和直接带隙。结果表明,在Z型g-CN/Zr2CO2异质结构中,g-CN导带上的电子迁移到Zr2CO2层价带上的空穴,提高了g-CN片中光生电子的提取和利用。此外,与单独的g-CN和Zr2CO2相比,Z型g-CN/Zr2CO2体系具有更好的光催化降解VOC的性能,这可能是由于其对VOC的吸附能力增强,并且具有良好的光活化O2和H2O生成O2-和OH自由基的能力。我们的发现为Mxene基材料在VOC光催化降解中的应用提供了一条新的途径。
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