مطالعه‌ي ويژگي ساختاري، الكتروني، نوري و فتوكاتاليستي نانوساختارهاي دو بعدي مكسين، به منظور بكارگيري در فرايند شكافت آب با روش نظريه‌ي تابعي چگالي

در اين مقاله خواص ساختاري، الكتروني، اپتيكي و فتوكاتاليستي مكسين هاي دو بعدي از جمله Hf2CS2، Hf2CO2 و Hf2NO2 با استفاده از محاسبات نظريه تابعي چگالي (DFT) مورد مطالعه قرار گرفته است. اين محاسبات با استفاده از تابعي هاي GGA-PBE و HSE06 انجام شده است. سلول واحد مربوط به هر سه ساختار ذكر شده و همچنين موقعيت اتمي آن ها به طور كامل بهينه سازي شده است. نتايج نشان مي دهد كه ثابت شبكه براي اين نانوساختارها به ترتيب 3.3592، 3.4026 و 3.2378 آنگستروم مي باشد. با استفاده از محاسبات تابعي GGA-PBE، فقط نانوساختار Hf2CO2 نيمه رسانا با گاف نواري 0.92 الكترون ولت است و دو نانوساختار ديگر فلز هستند. بنابراين ما محاسبات را با يك تابعي هيبريدي HSE06 نيز انجام داديم. از اينرو نانوساختار Hf2CS2 از حالت فلزي به حالت نيمه رسانا تغيير پيدا كرد. گاف هاي نواري محاسبه شده براي نانوساختارهاي Hf2CO2 و Hf2CS2 با استفاده از تابعي هيبريدي HSE06 به ترتيب 1.75 و 0.22 الكترون ولت مي باشند. نتايج بدست آمده در اين مطالعه با ساير مطالعات پيشين داراي تطابق خوبي مي باشد. در اين مطالعه، اختلاف گاف نواري محاسبه شده توسط اين تابعي ها براي نانوساختارهاي Hf2CO2 و Hf2CS2 به ترتيب 0.83 و 0.22 الكترون ولت مي باشد. بخش هاي حقيقي و موهومي تابع دي الكتريك نيز با هدف پي بردن به ويژگي هاي اپتيكي اين نانوساختارها مورد مطالعه قرار گرفته است. از ميان نانوساختارهاي مورد مطالعه، نانوساختار Hf2CO2 داراي جذب نوري بسيار بالايي مي باشد. بنابراين با توجه به نتايج بدست آمده مي توان گفت كه تنها نانوساختار Hf2CO2 تمامي خواص لازم را براي انتخاب آن به عنوان فتوكاتاليست در فرايند شكافت آب را دارد.