Substitutional Cu doping at the cation sites in Ba2YNbO6 toward improved visible-light photoactivity—A first-principles HSE06 study
Notice bibliographique
Résumé
Artificial photosynthesis holds immense promise for sustainable clean energy harvesting, with recent strides in material engineering with the earth abundant elements enabling efficient utilization of the visible solar spectrum for photoelectrochemical catalytic water splitting. Here, we have investigated the impact of substitutional Cu doping at all three cation sites in Ba2YNbO6 (BYN) using density functional theory calculations at the Heyd-Scuseria-Ernzerhof-06 level. One of the key findings is that the defect formation energy follows the hierarchy Nb > Ba > Y. The presence of an oxygen vacancy (OV) enhances the co-solubility of Cu substitution of Nb, particularly when placed outside the CuO6 unit, while it has a contrary effect for Y substitution. Cu replacement reduces the bandgap as Nb > Y ≫ Ba vis-à-vis pure BYN, while extending it into the visible part of the solar spectrum for Nb and Y replacement cases, albeit with OV causing a slight blue shift to them, without reducing the oxidation state of Cu due to strong charge-delocalization. Cu doping at Y and Nb sites retains the direct band transition character of BYN, a feature removed by OV. While all the bare Cu doped systems exhibit formation of a weak electron polaron, the placement of OV tends to annihilate this except for the system comprising first nearest neighbor placement of an OV relative to the Cu substitution at an Nb site. Notably, Cu doping at the Nb site significantly enhances optical activity, particularly ∼2.0-2.5 eV, resulting in promising candidates for photoelectrochemical catalysts.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».