N掺杂浓度对TiO_2光催化活性第一性原理研究

采用第一性原理超软赝势平面波方法研究了不同浓度N掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、电荷布局、能带结构、态密度及光学特性的影响。计算结果表明,N掺杂会引起TiO2晶格畸变,晶体体积、原子间键长及电荷分布随掺杂量发生变化。N掺杂使轨道分裂,在价带顶引入杂质能级,使TiO2的禁带宽度变窄,掺量越大带隙越小。掺杂使TiO2由间接半导体转变为直接半导体,光吸收带边同时出现红移和蓝移。在计算范围内,随着掺杂浓度的增大,可见光吸收强度逐渐增强。