Atomistic Insights into the Molecular Interactions of Rod and Cluster Shaped CdS for Photocatalytic Water Splitting

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/molecules31010092
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Understanding the atomic-level behavior of photocatalysts under hydrated conditions is essential for improving hydrogen production efficiency. In this work, density functional theory calculations and classical all-atom molecular dynamics simulations were performed to investigate the intra- and intermolecular interactions of rod- and cluster-shaped cadmium sulfide in the presence of implicit and explicit water, respectively. The density functional theory optimized geometries, reduced density gradient, noncovalent interaction, critical point, and molecular electrostatic potential maps were examined using the LC-ωPBE functional with the LANL2DZ basis set and the IEFPCM implicit solvation model, while explicit hydration was modeled via classical all-atom molecular dynamics simulations by obtaining molecular snapshots and radial distribution functions. Density functional theory results revealed that rod-shaped cadmium sulfide exhibits stronger directional bonding and higher electronic localization compared to cluster-shaped cadmium sulfide, while classical all-atom molecular dynamics simulations showed that water molecules preferentially interact with surface S atoms of cadmium sulfide sites. This atomistic insight clarifies how morphology and hydration jointly modulate cadmium sulfide electronic structure and reactivity, providing guidance for the rational design of efficient cadmium sulfide-based photocatalysts for solar-driven water splitting.