摻雜銳鈦礦相TiO2的第一性原理研究.pdf

1、銳鈦礦相TiO2由于具有許多良好的性能,如光催化性、超親水性、抗菌性等,在環(huán)境凈化、太陽(yáng)能電池和光電催化方面擁有廣闊的應(yīng)用前景,是一種優(yōu)異的半導(dǎo)體光催化劑。但是銳鈦礦相TiO2禁帶寬度較大,導(dǎo)致其對(duì)太陽(yáng)光利用率很低,嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。研究表明,摻雜是一種有效的方法。本文采用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算,利用基于密度泛函理論的第一性原理平面波超軟贗勢(shì)方法對(duì)Bi、P、Hg替位單摻雜TiO2和Bi-N、W-S、Fe-S、Mn-S替位共摻雜銳鈦礦相TiO

2、2電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了模擬計(jì)算,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)Bi摻雜銳鈦礦相TiO2后,禁帶中引入了雜質(zhì)能級(jí),禁帶寬度略微變大,在可見(jiàn)光區(qū)域吸收出現(xiàn)明顯增強(qiáng);P摻雜銳鈦礦相TiO2后,在禁帶之內(nèi)引入了孤立的雜質(zhì)能級(jí),禁帶寬度增大,并隨著P摻雜濃度的提高而增大,吸收帶邊藍(lán)移程度逐漸增大;Hg摻雜銳鈦礦相TiO2后,禁帶中引入了雜質(zhì)能級(jí),Hg-TiO2帶隙增大,Hg/Ov-TiO2帶隙減小,分別出現(xiàn)藍(lán)移和紅移。
　　研