掺杂铁系元素对tio2电子结构和光催化性能的影响.pdf

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掺杂铁系元素对电子结构和光催化性能的影响：一：丝坚里垒些皇┬腕蚶矬蛴憷菔雇阂唬海报：一海阂唬豪镄凰竺殷春浩，朱姗姗，张永伟，李富强，赵人体学强，刘海顺引言工晶垫篁海阂唬海海海：．增一琇菏且恢至己玫墓獯呋粒哂形榷ㄐ院谩⒐獯呋矢吆筒徊挝廴镜扔诺悖谥魄狻⑻裟转换和存储‘⒂泻Ω丛佑谢锝到鈎引、空气净化㈨、亲水、自清洁材料合成等方面有广泛应用。但第卷第摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相翰粼犹翟、、的电子结构和光学性质。计算结果表明，掺杂能级的形成主要是掺杂离子轨道的贡献，在吸收光谱的红移中起关键作用。随着掺杂原子序数的增加，旱牡即⒓鄞霸又誓芗断虻湍芰糠较蛞贫乙贫姆戎鸾ゼ跣　掺杂后旱拇犊矶燃跣。展馄滓浦量杉馇颍胧笛榻峁辔呛希侠淼慕馐土薋鹗舨粼佣锐钛矿相獯呋阅苡跋斓幕怼关键词：光催化；电子结构；吸收光谱；第一性原理文献标识码：文章编号：：琇珻琋泄笠荡笱锢硐担熘中图分类号：—琙—，—琙猻：獁，．猻猯，，簆籩籥籪—收稿期：—恍薅┤掌冢基金项目：国家自然科学基金资助项目作者简介：殷春浩校帐∪耍淌凇一Ⅻ篶．．，珻，，●
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甄骐砺勰Ｐ陀敕椒峁胩致仁粲谧贤夤猗，激发光波长的问题半导体禁带宽度较宽耦芽笪，对脯的吸收闻值Ｎ墓惴河Υā＞绱伺獭Ш涡奘蜹，以提高其光催化活性和量子效率，以世如何使其响应波长向可见光部分扩展以有效利用太附能成为日前汗獯呋罹咛粽叫缘目翁狻椿人研究掺杂后锐钛耐捌旱牡缱咏峁故莚解其光学特性的理论基础，且刘于进一步的实验研究和潜在应前最有重要科学意义。诠山鹗粼K囟辔1浼郏赥：巾掺杂少量过渡金属离子可形成光生电子一空穴对的浅势捕获阱．蜓缱雍涂昭ǖ母春鲜蔽剩岽斯山鸾炖胱硬粼覶：使提岛其光能化活性最为有效的方法之。张勇等”芯縭粼佣浴痳，的影响，表明掺杂使旱缱印现了局域能级．照含量的增加％沾呦虺げǚ较蛞贫取用溶胶．凝胶法制备了各种过渡金属、、、、、粼拥腡：一浩海⑾謈蚦牟粼有Ч詈茫诳杉庀陆到庖胰┑乃率甚至优于涸谧贤夤庹丈湎碌乃俾省燃扑懔薞、、、、、掺杂对琹杞构的影响，发现掺杂能级主要巾掺杂离子的轨道构成，粼永胱拥膖态在旱目杉獯呋衅鹬匾作用。丹良荣等⋯用沉淀法制备直鸩粼拥哪擅琽，光催化剂，发现它们催化活性的变化与掺杂元素稳定氧化态的电子亲和势、离子’仁径的比恤和掺杂原子的磁矩有很好的相关性。卜述研究在理解掺杂对光能化性能影响的机理上存在乖性的刖难，本文试图解决这一田难。本文选、、粼尤耦芽笙郥：，应理论方法研究粼犹逑档牡缱咏峁构浴Ч馕招灾剩浇岷舷嘤Φ实验结粜解释粼佣訲，光催化性能影响的机婵。本文在密度泛函理沧的平而波超软赝势基础上用模块对铁系元索掺杂锐钛矿相航衦能带结构，态密度和光学性质的计算。掺杂足铁系原予鏔取代超胞中的一个冢粼拥％，某峁垢伞掺杂时的计算模型如图遥琲０剖馈璱籷个正格父品胞濉崤胖輒伞？悸枪尾粼釉诙詃自即在优化结构的基础恕辏詃轨道能级进行修止，解决了存在已久的⒊Ч斓来斗至训奈侍狻另外．对光学性质的汁算用翦川算符进行了修正，以便灾纬〉氖樟脖曜忌栉／。所有计算均在倒易卒间进行。成功计箅禾到鹗舨粼尤耦芽笙郥·旱奶芏蓉瑁缤所不；％掺杂：的紫外杉馕涨撸％掺杂’的吸收光；缤所示；线，如图荆渲羞～氖笛榍叻直鹨齬南住薄薄铁系元素掺杂旱缱咏峁沟难芯蹦鴠了、、げ粼覶：的态密度紅¨虚线为总卷密度，实线为掺杂原子态的态