Vacancy Defect-Assisted Enhanced Nitrogen Fixation in Metal-Free 2D Orthorhombic Boron Nitride: Insights from Nonadiabatic Molecular Dynamics Simulations
Rattachement africain : in, ba. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
The photocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) is a promising approach for green and sustainable ammonia (NH 3 ) production under ambient conditions. However, the design of highly efficient photocatalysts remains a significant challenge owing to the inertness of N 2 molecules, complex reaction kinetics, and substantial energy barriers. In this work, we investigate the catalytic mechanism and real-time photocarrier dynamics of NRR on pristine and defect-engineered orthorhombic boron nitride (o-B 2 N 2 ), a metal-free and environmentally friendly 2D semiconductor. Using density functional theory (DFT) and time-dependent ab initio nonadiabatic molecular dynamics (NAMD) simulations, we systematically studied the electronic structure, optical absorption, free-energy profile, and dynamics of charge carrier recombination of both pristine and vacancy-defective o-B 2 N 2 . Our results demonstrate that the introduction of a double vacancy (DV-BN) into o-B 2 N 2 significantly widens the band gap, prolongs the electron–hole recombination time from 2.18 ns (pristine) to 3.15 ns, and markedly improves the photocatalytic activity toward NRR. These findings demonstrate the potential of o-B 2 N 2 as an efficient, low-cost photocatalyst for sustainable ammonia production.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Vacancy Defect-Assisted Enhanced Nitrogen Fixation in Metal-Free 2D Orthorhombic Boron Nitride: Insights from Nonadiabatic Molecular Dynamics Simulations
- Date Crossref
- 06/08/2025
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Les institutions déclarées
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