双层Janus PXC光催化剂

堆叠构型调控带隙与内建电场，实现宽光谱吸收及高效载流子分离，大幅提升太阳能制氢效率。

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

Materials Today Communications 2025

参数信息

间接带隙

0.9-2.24 eV

光吸收系数

10⁵ cm⁻¹

修正的太阳能制氢效率

20.82-28.32 %

电子迁移率

1.66×10⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹

空穴迁移率

4.7×10⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹

技术优势

带隙可调

通过改变堆叠构型，间接带隙可在0.9–2.24 eV范围内调节，以满足不同光催化反应的热力学要求。

宽光谱吸收

从可见光到紫外光区域均有强吸收，吸收系数可达10⁵ cm⁻¹，提高了太阳光利用效率。

高载流子迁移率

电子和空穴迁移率分别可达1.66×10⁴和4.7×10⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹，有利于光生载流子快速分离和传输。

高效率制氢

修正的太阳能制氢效率达20.82%–28.32%，优于许多二维光催化剂。

应用场景

• 光催化分解水：替代传统TiO₂等催化剂，实现宽光谱响应和高制氢效率。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用，利用太阳光将水分解为氢气和氧气。
• 太阳能制氢：直接将太阳能转化为氢能，效率高达28.32%。
• 可再生能源制氢：利用可再生太阳能产氢，无碳排放，助力碳中和。