9月1日消息，一篇8月29日提交至arXiv（编号2608.29340，材料科学分类）的第一性原理密度泛函理论（DFT）研究，由Soumendra Kumar Das等人完成，系统探索了二维g-C3N4/GeS范德华异质结在应变调控下的光催化分解水行为，为低成本光解水制氢提供了新的材料设计思路。

研究显示，该异质结呈现II型能带排列，间接带隙为2.17 eV，低于g-C3N4单层（2.81 eV）与GeS单层（3.31 eV），意味着异质结可在更宽光谱范围吸收光并实现光生电荷的空间分离。施加最高3%的双轴拉伸应变可有效调节带隙与带边位置，使其与水的氧化还原电位适配。

核心数据方面：原始异质结的析氢反应吉布斯自由能（ΔGHER）为0.2 eV，在+1%与+2%应变下逼近热中性值（±0.1 eV）；析氧反应（OER）过电位随应变增大从2.17 V大幅降至0.97 V。从头算分子动力学（AIMD）模拟与可见光区光学吸收计算进一步确认了异质结的热力学稳定性与光催化制氢潜力。

光催化水裂解被认为是可持续氢生产的可行路径之一。该工作的意义在于：通过"异质结+应变工程"的组合，在不引入助催化剂的前提下同时优化了氧化还原两侧动力学，为设计无贵金属光催化体系提供了定量参数。g-C3N4原料廉价、GeS制备相对温和，若实验验证跟进，此类二维异质结有望成为绿氢光催化路线的候选材料。 （来源：arXiv）