洛桑联邦理工学院Zhendong Guo等通过方法探索了水分解反应在不同半导体（GaAs，GaP，GaN，CdS，ZnO，SnO₂，TiO₂）和不同pH值过程的界面上液态水反应情况。通过从头算动力学模拟、对吸附分子进行巨正则公式（Grand Canonical formulation）方法进行界面计算，结果显示在零电荷点附近的pH值和实验测试结果很好的相符。

本文要点：

（1）

对界面吸附位点的酸性进行计算，因此给出零电荷点附近的pH值（pH_PZC），比较了界面上水分子切断的占比情况，计算得到的pH_PZC和实验结果很好的符合，基于此构建了界面吸附和pH之间的关系。

（2）

通过界面覆盖情况和能带的对齐情况结合，对光催化剂的潜在性能进行验证和探究，给出了HER、OER优选的pH值范围。而且作者发现在各种半导体中，GaN显示可能具备较高的全光解水前景，而且能够通过合金化处理，性能可以进一步改善。由此，给出了一种评价光催化剂的新型描述符。

参考文献

Zhendong Guo,* Francesco Ambrosio, and Alfredo Pasquarello, Evaluation of Photocatalysts for Water Splitting through Combined Analysis of Surface Coverage and Energy-Level Alignment, ACS Catal. 2020, 10, 13186−13195

DOI: 10.1021/acscatal.0c03006

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03006