研究目的
采用密度泛函理论方法研究阳离子掺杂钼酸铋光催化剂上的光催化固氮作用。
研究成果
研究表明，氮固定的最佳组成为(Bi0.75Fe0.25)2MoO6的正交构型，该构型展现出对氮和氢的有效亲和力，其最大热力学能垒为1.4电子伏特，遵循联合或生物固氮途径。
研究不足
高浓度的铁（Fe）、镧（La）和镱（Yb）在正交和单斜构型中均表现不稳定，从而限制了可有效研究的成分范围。
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阳离子掺杂钼酸铋光催化剂用于固氮的密度泛函理论评估
DOI：10.1016/j.commatsci.2018.08.039
期刊：Computational Materials Science
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，结合实验验证的模型输入参数，探究了正交晶系与单斜晶系构型中阳离子掺杂表面（BixMy）2MoO6（M=Fe、La、Yb）的光催化固氮性能。重点讨论了与氮还原相关的Heyrovsky型反应（包括缔合与非缔合反应路径），通过分析取代离子材料特性与氮/氢亲和力的关联，揭示了还原机制的关键基础原理?；诒砻媸康缱犹慕馕龌袢∥锢肀局剩焊吲ǘ菷e/Yb组分相导致Mo-O键减弱，同时增强表面Mo与N/H物种的亲和力。Yb/Fe引入引发的应变调控了Mo-O键作用，进而使能级偏移并调节带隙约0.2 eV。这种取代导致的Mo-O键修饰源于MeO（M=Fe、Yb）轨道杂化引发的强轨道相互作用，促使电子态向费米能级上移。预测最优组分为正交晶系的(Bi0.75Fe0.25)2MoO6，其热力学能垒最大值仅1.4 eV，该组分展现出符合缔合或生物固氮路径的高效氮/氢亲和特性。
作者：
Alhassan S. Yasin，Botong Liu，Nianqiang Wu，Terence Musho
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