【摘 要】
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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
【机 构】
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中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室; 中国科学院研究生院; 中国科学院化学研究所; 中国科学院光化学重点实验室;
【基金项目】
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煤转化国家自然科学基金重点项目(10835008);国家重点实验室自主研究项目(2008BWZ011)
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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Ti 3d态发生杂化,引起态密度分布发生变化,禁带宽度减小,且代替TiO2中O位置掺杂时,出现杂质能级。光学性质的计算结果与电子结构一致,2种掺杂模型的光吸收带边均发生红移。这些结果较好地解释了C掺杂TiO2具有优良光催化活性的原因。此外,研究比较了C原子在不同掺杂位置对锐钛矿TiO2电子结构和光催化活性影响的差别。
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