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

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。