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...     

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.     

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.     

Mn掺杂锐钛矿型TiO_2电子结构的第一性原理研究

[目的]研究Mn掺杂对锐钛矿TiO_2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TiO_2晶体的晶体结构、能带结构、态密度的改变。同时我们也进行了Mn掺杂TiO_2的实验研究,从实验方面对掺杂后TiO_2光吸收性能变化进行研究。[结果]Mn掺杂TiO_2后,晶体的对称性和点群没有改变。通过对比纯TiO_2,Mn掺杂TiO_2的能带和态密度可以得出:Mn掺杂TiO_2后导带发生较大下移,且导带底部主要是Mn-3d的贡献,使禁带宽度变小,从而可见光吸收增强。实验结果也表明Mn掺杂后可见光吸收增强,和理论的红移结果一致。[结论]通过我们的计算和实验,说明Mn掺杂可以改善和提高TiO_2在可见光区的活性,这种材料具有很好的应用前景,值得做进一步的实验研究。     

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,...     

用密度泛函理论研究三价铁掺杂锐钛矿二氧化钛

采用密度泛函理论(DFT)的全势PLAPW方法,通过构造超晶胞模型,按GGA-PW91水平计算,研究Fe(Ⅲ)掺杂锐钛矿TiO_2的电子态密度、化学键性质。结果表明,Fe(Ⅲ)掺杂TiO_2后,Ti-O键长及重叠布居数发生了变化;在费米能级附近,Fe (Ⅲ)周围的O2p轨道发生分裂,并与Fe(Ⅲ)的3d轨道有较明显的重叠,导致Fe(Ⅲ)/TiO_2晶体禁带变窄。     

N型杂质对（Ge）n／（Si）n应变层超晶格电子结构的影响

本文用LCAO—Recursion方法研究了n型（磷）杂质对（Ge）n／（St）n应变层超晶格（SI。S）电子结构的影响，计算了杂质及其近邻和次近邻原子的局域（LDOS）和分波态密度（PDOS）；计算了纯净和掺杂超晶格的总态密度，得出了带隙和费米能级。另外还计算了P杂质代替超晶格表面原子时的LDOS和PDOS。我们发现：P的掺杂使超晶格的赛米能级上升；杂质带形成带尾进入禁带从而使带隙变窄；表面P杂质影响表面态的来源及大小。     

Fe-N共掺杂纳米TiO_2/SO_4~(2-)的合成

以工业级异丙醇钛为钛源,正丙醇为溶剂,浓硫酸为催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,硫酸铁为铁源,尿素为氮源,采用溶胶一凝胶法制各了Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)。利用XRD、UV-vis.N_2吸附脱附、SEM对所制备的材料进行了表征。结果表明:合成的Fe-N共掺杂的纳米TiO_2/SO_4~(2-)为锐钛矿型,随着掺杂量的增加,吸收边逐渐红移,在Fe和N掺杂量均为3.0wt%时红移效果最佳,且吸收边红移至495 nm附近,在可见光区的吸收强度随着掺杂量的增加而增大。     

金属氧化物半导体SnO2气敏传感器

SnO_2具有金红石型的晶体结构,禁带宽度约为 3.6 eV.由于Sn的电子亲合力不太强,晶态SnO_2都具有氧空位,故属于N型金属氧化物半导体.作为施主的氧空位,其能