C掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势方法,本文研究了C分别代替Ti和O原子位置掺杂的锐钛矿TiO2的晶体结构,电子结构以及光学性质.结果表明,C在掺杂体系中的存在状态与掺杂位置密切相关;掺杂后引起晶格参数,键长等变化,导致晶体中结构单元偶极矩增大,从而可以改善光催化性能.C掺入后由于C 2p态与O 2p和Ti3d态发生杂化,...     

Ni-N共掺杂锐钛矿型TiO2的第一性原理

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PWPP)方法,对Ni-N共掺杂前后锐钛矿型TiO2的超晶胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂体系的晶格参数.讨论了Ni掺杂、N掺杂、Ni-N共掺杂对锐钛矿型TiO2的晶体结构、能带结构、态密度等的影响.结果表明:Ni-N共掺杂对锐钛矿型TiO2的晶格参数和晶体结构的影响不人,从能带结构和态密度看,Ni掺杂后TiO2价带和导带之间出现了主要由O-2p和Ni-3d共同作用而产生的杂质能级,N的掺入使得TiO2导带下移.Ni、N的共同作用导致禁带宽度变窄,吸收带红移,拓宽了光响应范围.这些计算结果很好地解释了Ni-N共掺杂锐钛矿型TiO2在可见光下具有良好的光催化性能的内在原因.本文从理论上对纯TiO2,以及Ni掺杂、N掺杂、Ni-N共掺杂进行了较系统的研究,其中纯TiO2和N掺杂TiO2的结果与前人的一致;Ni掺杂和Ni-N共掺杂是这个系列的新内容.从理论上对这个系列的TiO2光催化材料进行了比较,得出Ni掺杂和Ni-N共掺杂可以使TiO2的禁带宽度变窄,有助于光催化活性提高这一结论,与我们的紫外可见吸收实验结果一致,与前人实验中发现Ni-N共掺杂TiO2在可见光区的活性比纯TiO2高1倍的实验事实相符.     

Ni掺杂锐钛矿型TiO2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PWPP)方法,对Ni掺杂前后锐钛矿型TiO_2的超晶胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂体系的晶格参数。模拟计算了Ni掺杂对锐钛矿型TiO_2的电子结构和光学性质的影响,得到了掺杂前后的能带结构、电子态密度分布、光吸收系数,分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化。结果表明:Ni掺杂锐钛矿型TiO_2后,在价带和导带之间出现了主要由O-2p和Ni-3d共同作用而产生的杂质能级,导致禁带宽度变窄;可见光区吸收系数增大,拓宽了光相应范围。这些计算结果很好地解释了Ni掺杂锐钛矿型TiO_2在可见光下具有良好的光催化性能的内在原因。由实验结果知:Ni掺杂锐钛矿TiO_2相应可见光的范围变宽。由此说明,计算结果与实验结果一致。     

Ce-N共掺杂锐钛矿型二氧化钛的理论研究

[目的]研究Ce-N共掺杂对锐钛矿TiO2晶体可见光区催化活性的影响.[方法]采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,研究掺杂对锐钛矿TiO2晶体的晶体结构、能带、态密度的改变,推断Ce-N共掺杂对锐钛矿TiO2晶体可见光区催化活性的影响.[结果]Ce-N共掺杂TiO2后,晶体的对称...     

N掺杂TiO_2的催化活性与电子结构关系探究

以钛酸四丁酯和三乙醇胺为主要原料,采用钛溶胶水热合成方法,制备氮掺杂锐钛矿型纳米TiO2.利用XRD、DRS对其进行表征,以甲基橙为目标物,研究产物的光降解活性.实验结果表明,N掺杂造成了 TiO2的晶格缺陷,禁带宽度减小,光响应范围红移,光催化活性增强.从第一性原理出发,结合密度泛函理论计算,探讨N掺杂.TiO2的电子结构,发现其能带结构中出现了杂质能级,这可以很好地解释N掺杂TiO2光响应波长范围红移和光降解效果优于P25的实验观测结果.     

Nb、Al共掺杂MoSi2弹性性质的第一性原理计算

Mo S2i是一种半金属化合物,有比较好的热传导性和导电性,一直作为一种耐高温合金被广泛使用。本文针对Nb和Al共掺杂Mo S2i后Mo S2i的弹性常数、导电性能、热传导性以及Mo S2i电子结构会发生的不同变化的情况,对Nb和Al共掺杂Mo S2i弹性性质的第一性原理计算做了具体相关探究。     

Hf_(1-x)Cr_xC、Hf_(1-x)Al_xC的电子结构及其稳定性

采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势,并用广义梯度近似、Perdew-Wang 91函数处理交换关联势的方法计算了在HfC超晶胞中掺入Cr、Al后的三元复合物(Hf1-xCrxC、Hf1-xAlxC,x=0-1)的晶体结构和电子性质,并就形成能讨论其相对稳定性.结果显示掺杂量增多,复合物的形成能增加,稳定性降低,当Cr、Al的量分别小于63%、55%时复合物最稳定,掺Cr的稳定性优于掺Al,Cr有较多的d电子参与杂化成键,且成键作用强,使C-Cr键的共价性、金属性比C-Al键强.     

Ba(Ti_(1-x)Sn_x)O_3电子结构和光学特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了Ba(Ti1-x Snx)O3在不同Sn掺杂量情况下的电子能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,随着Sn掺杂量的增加,Ba(Ti1-x Snx)O3的带隙变大,在导带底部和价带顶部Ti—O键占据主要位置,但Ba—O键被进一步减弱,介电常数变小,降低了Ba(Ti1-x Snx)O3的绝缘性能,反射率有了很大变化,折射率也在降低,使得Ba(Ti1-x Snx)O3在制作光学元器件时可使用的范围更广。     

La(Ⅲ)掺杂TiO_2密度泛函理论的研究

为了研究La(Ⅲ)掺杂对TiO2光催化活性的影响,采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)法,模拟计算La(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO2,讨论它的晶体结构、能隙、态密度等.结果表明La(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO2晶体后,La(Ⅲ)的5d轨道与Ti(Ⅳ)的3d轨道一同构成导带,使禁带宽度(Eg)变小,TiO2的吸收带红移,从而有助于TiO2的光催化活性提高.     

试验设计优化Mn掺杂ZnO纳米催化剂的制备

按2⁵部分因子试验设计安排实验,以光催化降解甲基橙（MO）溶液脱色率DC（%）为目标值,考察掺锰量V_MnNO3、熟化温度T₁、熟化时间t₁、煅烧温度T₂和煅烧时间t₂对制备的Mn掺杂纳米ZnO光催化性能的影响,经分析确定影响产品光催化性能的主要因素为V_MnNO3、T₁和T₂。以此3因素按3²全因子试验设计进行实验并分析试验结果,获得Mn掺杂纳米ZnO光催化剂的优化制备条件为V_MnNO3=0.5mL、T₁=70℃、t₁=15min、T₂=600℃和t₂=2.5h。0.05g优化制备产品在紫外光照射下光催化降解100mL10mg/L的MO溶液30min的DC实验平均值为95.58,与Minitab软件对产品的优化预测值95.75的相对误差仅为-0.18%;在可见光下降解MO溶液120min的DC实验平均值为65.11。XRD和SEM对优化产品的表征表明,其主要由粒径分布在（20～30）nm的不规则的颗粒状纳米ZnO组成。由紫外-可见分光光度计测定并计算得出优化产品的带隙能E_g约为3.25eV,较同等条件下制得的纳米ZnO带隙能E_g（3.36eV）低0.11eV。     

ZnS掺Mn磷光量子点对金属离子传感机理的探讨

合成了以3-巯基丙酸或L-半胱氨酸修饰的水溶性ZnS掺Mn磷光量子点,磷光发射峰在590 nm,产生于Mn2+的4T1-6A1跃迁.磷光信号稳定,不易受溶解氧的影响.检测了七种常见金属离子对磷光性质的影响,结果表明:对于3-巯基丙酸修饰的ZnS:Mn量子点,Cu2+,Mn2+,Fe3+,Co2+,pb2和Hg2+离子能...     

纳米Ti2敏感特性的研究

采用溶胶－凝胶法成功的制备了纳米Ti2粉末，研究了工艺条件对纳米Ti2物相的影响，利用已经制备好的纳米Ti2粉制末制备了纳米Ti2氧敏元件，并对纳米纳米Ti2敏感元件的电阻－温度特性，敏感特性，掺杂与电阻的关系等进行了测试。结果表明，实验制备的纳米Ti2敏感元件具有较好的氧敏特性，而且掺杂可以有效地降低元件的电阻率并可显著地改善元件的电阻－温度特性。     

掺杂TiO_2对ZnO压敏电阻器的性能影响

提出一种低压ＺｎＯ压敏电阻器的制造方法。研究了它的微观结构和导电机理。在五元配方的基础上加入ＴｉＯ２，并用适当的工艺可制得性能优良的低压产品。     

响应面分析法优化纳米Ti0_2的制备工艺

利用响应面分析法对TiO_2制备条件进行优化。在单因素实验基础上选取实验因素与水平,根据中心组合(Box-Benhnken)实验设计原理采用3因素3水平的响应面分析法,依据回归分析确定各工艺条件的影响因子,以亚甲基蓝降解率为响应值作响应面和等高线。结果表明,制备纳米TiO_2的最佳合成条件:TiCl_4浓度0.50mol/L,水浴温度75℃,焙烧温度500℃,亚甲基蓝的降解率可达92.31%。