【摘 要】
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金属氧化物及其复合氧化物因其化学稳定性及相对低廉的合成成本而成为比较流行的光催化材料[1],其中传统的陶瓷材料BiNbO4因具有良好的光吸收特性可在可见光下光解水和有效降解有机污染物而成为一种有发展潜力的光催化材料[2-4].块体BiNbO4其光学带隙为2.6 eV[4],其价带顶对应氧化势比光解水标准电极所需的氧化势低0.35 eV,比还原势高0.97 eV,因此满足光解水所需的对氧化还原势的要
【机 构】
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中科院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐北京南路40-1号,830011 昌吉学院物理系,新疆昌吉市
【出 处】
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第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
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金属氧化物及其复合氧化物因其化学稳定性及相对低廉的合成成本而成为比较流行的光催化材料[1],其中传统的陶瓷材料BiNbO4因具有良好的光吸收特性可在可见光下光解水和有效降解有机污染物而成为一种有发展潜力的光催化材料[2-4].块体BiNbO4其光学带隙为2.6 eV[4],其价带顶对应氧化势比光解水标准电极所需的氧化势低0.35 eV,比还原势高0.97 eV,因此满足光解水所需的对氧化还原势的要求[5].Nisar等人也发现N/Mo共掺能有效地提高其光解水的光催化活性[5].我们利用密度泛函理论首先系统研究了本征缺陷对BiNbO4的电子、光催化及导电特性的影响.总体来说,在O-rich生长条件下受主缺陷较易形成,而在Bi-rich/O-poor生长条件下施主缺陷较易形成.在O-rich生长条件下铋空位缺陷是主导缺陷并将使BiNbO4具有p型导电特性,而在Bi-rich/O-poor生长条件下氧空位缺陷是主导缺陷并将使BiNbO4具有n型导电特性.铋空位缺陷是浅施主缺陷将有利于光生载流子的分离和迁移而使光催化效率提高,而氧空位缺陷会在带隙中引入较深的局域态可能会成为光生载流子的复合中心而降低其光催化效率.Mo和W掺杂会有六种点缺陷构型(替代Bi位、替代Nb位和间隙掺杂情况)MoBi,MoNb,Moint,WBi,WNb,和Wint缺陷,这些缺陷都是施主缺陷.研究表明其中Wint缺陷是主导缺陷.在Bi-rich生长条件下Ovac 是主导本征施主缺陷且会使BiNbO4具有n型导电特性.进一步对Ovac和Wint协同作用对电子结构的影响进行研究,结果表明,共掺光学带隙进一步减小,同时加强了体系的n型导电特性.
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