二维Janus β-PdXO单层

近零析氢势垒

一种具有高电子迁移率和近零析氢自由能变的二维Janus光催化剂，可实现高效光催化全解水。

Hao, Yunxia · Shuo, Jiang · Xi, Sun · Zihan, Qu · Xu, Zuyu · Zhu, Yunlai · 代月花

International Journal of Hydrogen Energy 2025

参数信息

带隙

1.93 eV

带隙

2.11 eV

电子迁移率

1.66 × 10⁵ cm²V⁻¹s⁻¹

析氢自由能变

−0.006 eV

校正太阳能制氢效率

18.41 %

校正太阳能制氢效率

13.20 %

光学吸收系数

10⁵ cm⁻¹

技术优势

析氢几乎无势垒

β-PdSeO单层的析氢自由能变为−0.006 eV，近乎零，意味着反应几乎不需要额外能量驱动。

电子跑得快

β-PdSeO单层电子迁移率达1.66 × 10⁵ cm²V⁻¹s⁻¹，有助于光生电子和空穴的有效分离。

可见光吸收强

在可见光和紫外光区域，光学吸收系数可达10⁵ cm⁻¹，能充分利用太阳光谱。

应用场景

• 光催化分解水制氢：直接利用太阳光分解水制氢，替代传统电解水的高能耗路径。
• 析氢电催化剂：充当析氢电催化剂，凭借近零自由能变降低过电位。
• 太阳能燃料：将太阳能转化为氢燃料，提供清洁能源载体。
• 二维材料光电器件：用作光电器件中的活性层，利用其高迁移率和强吸收。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用，实现光驱动的水分解产氢产氧。