Interfacial Performances of MoS2-H2O Depended on Plasmonic Metal and Its Localized Thermal Effect

doi:10.7503/cjcu20240569

Abstract

Abstract:

MoS₂ has been expected as a potential material in photocatalytic water splitting， and the efficiency of hydrogen production can be improved by loading the plasmonic Ag nanoparticles. In this work， the influence of Ag nanoparticles and its temperature rise from the thermoplasmonics effect on the interfacial properties of MoS₂-H₂O was investigated. Based on the fabrication of the model of MoS₂ loaded with Ag clusters， the interfacial properties such as the interfacial water density， the Helmholtz layer width， the surface electrostatic potential and the water diffusion coefficient were calculated by molecular dynamics at 298—368 K， and the interfacial electron transfer， the adsorption energy， and the desorption time of water molecule were also analyzed by combined with the calculation of density functional theory. The results show that the Helmholtz layer width increases and the surface electrostatic potential decreases when loading Ag nanoparticles on the MoS₂ surface. The adsorption energy of water molecules enhances due to the interaction between Ag nanoparticles and water molecules on MoS₂ surface， leading to a relative increase in the delamination range of water molecules. With the increase of temperature， the adsorbed water molecules on the surface of Ag/MoS₂ decreases， and the delamination range of water molecules as well as their diffusion coefficient increases. Considering the change in the surface electrostatic potential， the desorption time of water molecules with loading Ag nanoparticles and the temperature rise， the desirable temperature for the interface reaction could be about 328 K.

Key words: Plasmonic metal, MoS₂, Molecular dynamics, Density functional theory, Interfacial property

CLC Number:

O647

TrendMD:

HU Yuteng, SANG Lixia, DU Chunxu. Interfacial Performances of MoS₂-H₂O Depended on Plasmonic Metal and Its Localized Thermal Effect[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(5): 20240569.

Figures/Tables 10

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System	（x， y， z）/nm	Number of molecules
MoS₂⁃H₂O	（3.15， 3.15， 7.90）	（MoS₂）₂₀₀（H₂O）₁₂₀₀
Ag/MoS₂⁃H₂O	（3.15， 3.15， 7.90）	（Ag）₄₀（MoS₂）₂₀₀（H₂O）₁₂₀₀

System	（x， y， z）/nm	Number of molecules
MoS₂⁃H₂O	（3.15， 3.15， 7.90）	（MoS₂）₂₀₀（H₂O）₁₂₀₀
Ag/MoS₂⁃H₂O	（3.15， 3.15， 7.90）	（Ag）₄₀（MoS₂）₂₀₀（H₂O）₁₂₀₀

System	E_ads/eV	Q_t /e	d_HW—O/nm
Ag/MoS₂⁃H₂O	0.578	0.084	0.269
MoS₂⁃H₂O	0.208	0.003	0.269

System	E_ads/eV	Q_t /e	d_HW—O/nm
Ag/MoS₂⁃H₂O	0.578	0.084	0.269
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