【摘 要】
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使用第一性原理研究了C位掺杂的g-C3N4的电学性质和光学性质,掺杂原子为B、P、S.g-C3N4有C1位和C2位两种对称位碳原子,其中在C1位上的掺杂易于C2位,掺杂体系也较C2位稳定.相
【机 构】
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安徽大学化学化工学院;华东理工大学化学与分子工程学院;
【基金项目】
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国家自然科学基金(20971001,51002001,20371002)资助项目~~
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使用第一性原理研究了C位掺杂的g-C3N4的电学性质和光学性质,掺杂原子为B、P、S.g-C3N4有C1位和C2位两种对称位碳原子,其中在C1位上的掺杂易于C2位,掺杂体系也较C2位稳定.相比于磷和硫在gC3N4上的掺杂,硼掺杂最易于进行.掺杂后体系的晶体结构之间差别较大,这与掺杂原子的大小以及电负性有关.由轨道布居分布可知,掺杂后的硼、磷、硫原子价电子发生了变化,表明掺杂原子发生了杂化,与相邻原子以强的共价键相连.掺杂原子与被取代的碳原子之间的价电子差异导致了能带的增加.在原来的体系中,掺杂后的体系出现了一条新的能带,因此导致实际带隙下降,表明了掺杂后的体系导电性能增强.对纯g-C3N4及掺杂g-C3N4的光学性质分析表明,g-C3N4的光学吸收主要在紫外光区,掺杂磷和硫后对g-C3N4的光吸收波长范围无改变,掺杂硼后的g-C3N4光吸收不再局限于紫外光区,而且延伸至可见光区和红外光区,并在红外光区有很强的吸收,表明g-C3N4掺杂硼后能大大地提高光催化效率.电子能量损失光谱和光导率谱以及介电常数都佐证了上述观点.
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