第一性原理方法研究硫掺杂二氧化钛的能带结构.pdf

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第一性原理方法研究硫掺杂二氧化钛的能带结构〦涌,宋晨路,韩高荣时百成,刘引言实验方法3稀有金属材料与工程1972FujishimaTi02水以来,因其表现出良好的化学稳定性,低成本,无毒等特点而成为最受关注的光催化剂。但是由于的禁带宽度的制约,仅能吸收太阳光中的紫外部分,4Ti02光的吸收效率,可以通过掺杂以对其进行改性,如掺N121S3lF8。甎取】用合成了阴离子取代型的粼覶衔猄的能级与价带能级杂化造成的禁带窄化是吸收边红移的原因。Ohno4STi02硫的价态为价,〈薚械腡琒的能K取】用四氯化钛和硫尿合成了阴离STi02窄化的结果。本研究建立了未掺杂汉鸵趵胱尤〈蚐掺杂2STi02对比未掺杂,计算并分析了掺杂模型的能带结构、STi021度泛函方法,交换一相关能在结构优化计算中采用广义梯度近似,使用Erazerhof(PEB)o构造梯度修正函数。对结构优化后模型计算能带结构、态密度和电子密度,【.】方法构造局部泛函。计算中使用的赝势函数均为超软势,截断能量取eV3x3x3阴离子取代型粼覶P褪前个锐钛SOTi02Sxx00625憬笱Ч璨牧瞎抑氐闶笛槭遥憬贾STi02TisS33p02pSTi02关键词:第一性原理;阴离子取代型硫掺杂;二氧化钛;能带结构TQl701002185X(2008)S2-638-03l通讯作者:宋晨路,男,年生,副教授,浙江大学材料系,浙江杭州,电话:·第卷2年5MATERIAISAApproximation收稿日期:..V0137Suppl2
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魈瓠窳么虱庶么Expeent厂—弋八4>aIoQ结构优化后未掺杂和掺杂的键长、键角等结构参数如表荆碇谢沽谐隽似渌芯咳嗽盵TiO果相符,表明计算结果是可靠的。图隽种模型沿倒空间高对称方向的能带结构,图中能量为零处横虚线为费米能级。未掺杂的禁带宽度如图206,小于实验数据馐怯捎贚方法本身具有低估能带宽度的特lSTi02200未掺杂略小。图龅奈床粼覶蚐掺杂Ti023Ti0202pTi3dTi02PS3p2b带图,可以看出价带顶的豕斓烙蒘的轨道贡献。TUmebayashi[3]S3pSO2bS3p02p与位于禁带中间的深能级相比,浅能级对的载流子的复合作用较弱,在提供中间能级以促进电子跃迁的同时,没有形成强烈的电子复合中心。有理由相信阴离STi024S(400)4TiOTiSS的形变。使用第一性原理方法计算了未掺杂和阴离子取代STi02TiS为主,条轨道在禁带中形成浅能级,其中一02pSTi02时百成等:第一性原理方法研究硫掺杂二氧化钛的能带结构,比结构优化后锐钛矿相结构参数与其他参数比较2(a)(b)图床粼和阴离子替代硫掺杂P偷腄图4(a)(b)Ti02(21(o)、..‘..’一639∥×d01痑deqO1daq01户_42/\
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S掺杂应该具有较好的光催化性能。稀有金属材料与工程参考文献【緼3)269CatalysisJGeneral刘红艳珿Lian()JournalMaterials()[J200520(2)470Zhiyuan()PengLonggui()Zhou化工新型料綣】,297(27)2243【】:肌綣】,,:蠮】,,14Burdett【