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N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2（101）面协同作用的第一性原理研究

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李宗宝, 王霞, 贾礼超. 2013: N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2（101）面协同作用的第一性原理研究, 物理学报, null(20): 165-169. doi: 10.7498/aps.62.203103
引用本文: 李宗宝, 王霞, 贾礼超. 2013: N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2（101）面协同作用的第一性原理研究, 物理学报, null(20): 165-169. doi: 10.7498/aps.62.203103
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Li Zong-Bao, Wang Xia, Jia Li-Chao. 2013: Synergistic effects in Fe/N codoped anatase TiO2 (101) surface:a theoretical study based on density functional theory calculation, Acta Physica Sinica, null(20): 165-169. doi: 10.7498/aps.62.203103
Citation: Li Zong-Bao, Wang Xia, Jia Li-Chao. 2013: Synergistic effects in Fe/N codoped anatase TiO2 (101) surface:a theoretical study based on density functional theory calculation, Acta Physica Sinica, null(20): 165-169. doi: 10.7498/aps.62.203103
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N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2（101）面协同作用的第一性原理研究

  • 铜仁学院物理与电子科学系，固体材料与元器件研究所，铜仁 554300; 贵州省教育厅材料制备新技术与应用特色重点实验室，铜仁 554300

  • 铜仁学院生物科学与化学系,铜仁,554300

  • 华中科技大学材料科学与工程学院，材料加工与模具重点实验室，武汉 430074

Synergistic effects in Fe/N codoped anatase TiO2 (101) surface:a theoretical study based on density functional theory calculation

  • 摘要: 基于周期性密度泛函理论研究了N/Fe 共掺杂对锐钛矿TiO2(101)面的修饰作用。计算了铁替位单掺杂TiO2(101)面及晶体内部后，晶体结构变化及形成能。通过形成能的比较发现， Fe从晶体表面向体内迁移时受到势垒阻碍作用。同时，对不同位置表面N/Fe近邻共掺杂晶体形成能的比较，得出了表面共掺杂的最稳定结构。通过对电子结构及态密度的分析发现：表面共掺杂态中， N/Fe共掺杂可改变TiO2(101)面的电子结构，并使TiO2由半导体性向半金属性转变。
    Abstract: The interaction between implanted nitrogen atom and transition metal iron at the anatase TiO2(101) surface is investigated by the periodic density functional theory calculations. Substitutional and interstitial configurations and formation energies for Fe-doping, and several N and Fe atom codopings at different sites of the (101) surface are considered. Our formation energy calculations suggest that when Fe atom transfers from surface to body, it is subjected to a larger energy barrier while asynergetic effect takes place between the nitrogen and the codoped Fe in the surface. The analyses of the electronic structure and densities of states show that the property of half-metallic appears, with N and Fe codoped.
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出版历程
  • 刊出日期:  2013-10-30

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2（101）面协同作用的第一性原理研究

  • 铜仁学院物理与电子科学系，固体材料与元器件研究所，铜仁 554300; 贵州省教育厅材料制备新技术与应用特色重点实验室，铜仁 554300
  • 铜仁学院生物科学与化学系,铜仁,554300
  • 华中科技大学材料科学与工程学院，材料加工与模具重点实验室，武汉 430074

摘要: 基于周期性密度泛函理论研究了N/Fe 共掺杂对锐钛矿TiO2(101)面的修饰作用。计算了铁替位单掺杂TiO2(101)面及晶体内部后，晶体结构变化及形成能。通过形成能的比较发现， Fe从晶体表面向体内迁移时受到势垒阻碍作用。同时，对不同位置表面N/Fe近邻共掺杂晶体形成能的比较，得出了表面共掺杂的最稳定结构。通过对电子结构及态密度的分析发现：表面共掺杂态中， N/Fe共掺杂可改变TiO2(101)面的电子结构，并使TiO2由半导体性向半金属性转变。

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