单Mo和Mo/S共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Mo单掺杂和Mo/S共掺杂锐钛矿相TiO2的能带结构、电子分态密度、电子密度和吸收光谱。结果表明,Mo单掺杂在锐钛矿相TiO2导带底下方引入了两条主要由Mo 4d轨道组成的掺杂能级,而Mo/S共掺杂在TiO2的禁带之内共引入了四条掺杂能级,位于价带顶上方的两条主要由S 3p轨道组成,而位于导带底下方的两条掺杂能级则主要由Mo 4d和S 3p轨道杂化形成。Mo单掺杂和Mo/S共掺杂分别使TiO2的禁带宽度增大0.36 eV和0.43 eV,从而出现吸收带边的蓝移。电子密度图表明,Mo单掺杂对TiO2的晶格影响较小,但Mo/S共掺杂则使TiO2的晶格畸变程度加大。     

内蒙古大草原探明30万t储量大型锐钛矿区

经过4a的非煤固体矿产勘察，内蒙古在锡林郭勒盟正蓝旗发现并探明了一座大型锐钛矿（钛），共30万t，填补了内蒙古钛矿资源的空白。一般锐钛矿储量在20万t以上就属于大型矿区，目前在锡林郭勒草原发现的锐钛矿已经属于中国大型矿区。钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量只有同体积钢铁的一半，现在人造卫星外壳、飞船蒙皮、火箭发动机壳体和导弹等，大量用钛代替钢铁。     

Fe-N-S共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子能带结构计算

采用第一性原理,分析Fe-N-S共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学特性。结果表明,由掺杂TiO2晶格畸变产生的内部局域场有利于光生电子-空穴对的分离;杂质在价带顶引入的杂质能级可以作为光生空穴的浅势捕获陷阱,抑制载流子复合;费米能级附近杂质能级作为中间能级,有利于Fe-N-S共掺杂TiO2对可见光的吸收。     

Fabrication of periodically aligned vertical single-crystalline anatase TiO2 nanotubes with perfect hexagonal open-ends using chemical capping materials

A vertically aligned anatase TiO2 （A-TiO2） nanotube array has been fabricated by coating a ZnO nanorod （NR） template with a TiO2 precursor solution. After coating, the ZnO NR cores were selectively etched in an acidic environment to form TiO2 nanotubes （NTs）. More specifically, after growing the ZnO NRs via a hydrothermal method, one drop of the TiO2 precursor solution was cast to coat the ZnO NRs, the tops of which were previously covered with chemical capping materials by electrostatic interaction, and then the sample was sintered. Finally, the sample was immersed in an acidic solution resulting in selective etching of the ZnO NR cores. Thus, only TiO2 NTs remained on the substrate. The capping material is effectively used to create a perfect, hexagonal open-ended TiO2 NT array, which interestingly extends onset absorption towards the visible region.     

金属掺杂锐钛矿相TiO_2的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软赝势方法,计算了纯锐钛矿相TiO2及5种不同金属掺杂TiO2的晶格常数、能带结构、态密度与光吸收系数。结果表明,掺杂后能级的变化主要是过渡金属Co3d、Fe3d、Zr4d、Zr4p、V3p、V3d、W5d及W5p轨道的贡献。随着Co、Fe、V掺杂浓度的增加,禁带宽度呈减小趋势;Zr掺杂对能带结构几乎不产生影响;W掺杂能级远离禁带,只对价带构成产生了影响。金属掺杂使禁带宽度变化或出现新杂质能级,导致了TiO2吸收边沿红移或在可见光区域出现新的吸收峰;其中Co、Fe掺杂的吸收边沿明显红移,而W掺杂时在可见光区域出现较强的吸收峰。     

退火温度对TiO2薄膜结构和表面形貌的影响

研究了退火温度对中频交流反应磁控溅射技术制备的TiO2薄膜结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射 仪和原子力显微镜，检测了TiO2薄膜的晶体结构和表面形貌。实验结果显示：沉积态TiO2薄膜为非晶态；低温（700℃以下）退火后，TiO2薄膜出现锐钛矿相，晶粒长大不明显；高温退火（900℃以上）后，薄膜转变为金红石相，晶粒由柱状转变为棱状，并迅速长大至微米量级。     

锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质,并从理论上分析了它们之间的关系.利用精确计算的能带结构和态密度分析了电子带间跃迁占主导地位的锐钛矿相TiO2的介电函数、复折射率、反射率和吸收系数,理论计算得到的结果与实验测量结果基本一致.结果表明锐钛矿相TiO2在E//c和E上c两个极化方向上具有明显的光学各向异性,为锐钛矿相TiO2的应用提供了理论依据.