Novel photocatalytic water splitting solar-tohydrogen energy conversion: CdLa2S4 and CdLa2Se4 ternary semiconductor compounds

Abstract

Komplexní ab initio výpočty od prvních k druhým principiálním metodám jsou prováděny za účelem zkoumání vhodnosti nescentrosymetrických CdLa2S4 a CdLa2Se4, které mají být použity jako aktivní fotokatalyzátory při osvětlení viditelného světla. Výpočty odhalují přímou propustnost obou sloučenin s velkými absorpčními koeficienty (104-105 cm x 1). Absorpční okraje CdLa2S4 a CdLa2Se4 se vyskytují při l = 579,3 nm a l = 670,1 nm a optické rozptylové pásmo se odhaduje na 2,14 eV a 1,85 eV pro CdLa2S4 a CdLa2Se4. Tyto mezery jsou větší než 1,23 eV, požadovaná optická mezera pro fotokatalytický výkon k rozdělení vody pod osvětlení viditelného světla. Vypočítané potenciály vodivého pásma a okraje valenčního pásma ukazují, že CdLa2S4 a CdLa2Se4 mají silné redukční síly pro produkci H2. Získané výsledky ukazují, že vysoká fotogenerovaná mobilita nosiče podporuje zvýšení fotokatalytického výkonu. Bylo zjištěno, že existuje velký mobilní rozdíl mezi elektrony (e?) A otvory (h +), což je užitečné pro oddělení e? a h +, redukce e? a h + rekombinace a zlepšení fotokatalytické aktivity. Na základě těchto zjištění lze konstatovat, že CdLa2S4 a CdLa2Se4 splňují všechny požadavky, aby byly účinnými fotokatalyzátory. To výrazně zlepší efektivitu vyhledávání a výrazně pomůže experimentům s úsporou zdrojů při průzkumu nových fotokatalyzátorů s dobrými fotokatalytickými výkony.