朱良迪
,
张瑾
,
朱忠其
,
柳清菊
功能材料
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TiO2,S、Mn分别单掺杂及共掺杂TiO2的晶体结构、杂质形成能、电子结构、光学性质和带边位置.计算结果表明,掺杂后TiO2的晶格发生畸变,原子间的键长、原子的电荷量以及晶体体积都发生变化,导致晶体中八面体偶极矩增大,从而有利于光生电子-空穴对的分离；S掺杂在TiO2的价带顶部形成杂质能级,Mn掺杂在TiO2的导带下方和费米能级附近形成杂质能级,共掺杂后TiO2禁带宽度变窄,光学吸收带边发生红移,TiO2在可见光区有明显的吸收；同时S、Mn共掺杂后TiO2的带边位置发生了明显变化,氧化还原能力增强,有利于提高光催化效率
关键词:
锐钛矿相TiO2
,
S、Mn共掺杂
,
第一性原理
刘清路
,
朱良迪
,
张瑾
,
朱忠其
,
柳清菊
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.06.007
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 TiO2、S 和 La 分别单掺杂及共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构、光学性质及带边位置,结果表明,S掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长和原子电荷都发生了变化,导致掺杂后的八面体偶极矩增加,从而有利于光生电子-空穴对的分离,提高TiO2的光催化性能；S掺杂TiO2禁带中出现杂质能级,从而将 TiO2的光谱响应红移至可见光区；La掺杂TiO2杂质能级出现在导带而非禁带中,带隙有所减小,吸收光谱的阈值波长发生了一定的红移；而S、La共掺杂TiO2的光谱响应范围向可见光区明显拓展,且氧化还原能力增强,因此 S、La 共掺杂可显著提高TiO2光催化性能。
关键词:
锐钛矿相TiO2
,
第一性原理
,
S
,
La 共掺杂
,
光催化性能
柳清菊
,
朱良迪
,
朱忠其
中国材料进展
光催化技术是一种治理环境污染的新技术，但由于存在2个瓶颈问题（光催化活性需要紫外光激发及量子转换效率低）而制约了其推广应用。围绕上述问题，国内外开展了大量的改性研究并取得了一定的成果，尤其是近年来开始重视该方面的理论研究，这对推动光催化技术的发展起到了重要作用。介绍了本课题组及文献报道的对离子掺杂锐钛矿相TiO2光催化材料理论研究方面取得的主要结果，总结了不同离子掺杂及共掺杂对TiO2晶体结构、电子结构、光学性质和光催化性能的影响规律，提出了如何选择合适的掺杂离子以便有效地提高TiO2光催化性能的方法。
关键词:
TiO2光催化剂
,
第一性原理
,
离子掺杂改性
,
微观结构
,
光学性能
