二维MoSi2N4/InS异质结光催化产氢性能的第一性原理研究

纪璇, 李凯, 翟翔宇, 张敏

doi:10.13484/j.nmgdxxbzk.20250106

内蒙古大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 56 ›› Issue (01) : 45 -54. DOI: 10.13484/j.nmgdxxbzk.20250106

二维MoSi₂N₄/InS异质结光催化产氢性能的第一性原理研究

纪璇, 李凯, 翟翔宇, 张敏

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摘要

光催化水裂解技术作为一种能源转换手段，展现了利用丰富太阳能资源有效应对当前能源危机的巨大潜力。本文构建了二维MoSi₂N₄/InS异质结，并借助第一性原理计算方法系统研究了该复合材料的电子结构及其光催化性能。研究结果表明，二维MoSi₂N₄/InS异质结的晶格失配率为2.94%,形成能为-235 meV/atom,表明异质结结构具有良好的稳定性。此外，MoSi₂N₄/InS异质结是带隙值为1.81 eV的Ⅱ型能带排列的直接带隙半导体，可以有效地实现光生电子-空穴对的分离。同时，该异质结具有高的电子迁移率(10～4 cm²·V^-1·s^-1),并在可见光领域内表现出优异的吸收能力(10～5 cm^-1),可使光解水制氢效率进一步提高。因此，二维MoSi₂N₄/InS异质结是一种潜在的性能优异的光催化剂。