摘要
立方氮化硼（c-BN）是一种具有良好热稳定性、化学稳定性和机械稳定性的优质催化剂或催化剂载体。然而，其较大的带隙（Eg）限制了其在可见光条件下的光催化活性，但它可在紫外线区域发挥作用，或者与其他窄带隙Eg半导体结合使用。在这项理论研究中，我们利用CASTEP和Dmol3软件中的密度泛函理论（DFT）计算方法，研究了c-BN纳米粒子的结构、电子、光学及热力学性质。通过计算得到的拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射光谱均表明c-BN具有类立方闪锌矿结构。采用广义梯度近似（GGA）、B3LYP和HSE06函数对电子结构进行计算后，得出其直接带隙分别为4.533?eV（GGA/PBE）、4.381?eV（B3LYP）和4.507?eV（HSE06），这一结果与其在紫外线区域才能吸收光的特点一致，也说明其在可见光区域的吸收能力较弱。态密度和电子局域化函数分析显示，c-BN中存在极性共价B─N键合以及特定的电荷分布情况：导带中的硼p轨道状态占主导地位，而价带中则以氮p轨道状态为主。这种状态分布的不均衡使得硼原子在催化过程中可作为良好的电子受体，而氮原子则可作为良好的电子供体。其热力学性质也表明该材料具有较高的热稳定性，适合用于高温催化反应。声子色散分析结果显示该材料具有动态稳定性，不存在虚频。光学性质分析则显示其具有宽且强的吸收峰、较高的介电响应以及较低的反射率，这些特征都表明该材料有利于电子与空穴的分离。此外，c-BN的能带边缘与水氧化还原电位相差较大，这意味着它能够促使活性氧物种的产生，从而为其在光催化领域的应用提供了可能，比如水分解和污染物降解等。
图形摘要
本研究通过密度泛函理论（DFT）计算，分析了立方氮化硼（c-BN）的表征性质、电子结构、结构特性、热力学性质及光学性质，并探讨了其作为催化剂及催化剂载体的应用潜力。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性声明
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