过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

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苏巧智, 韩清珍, 高锦花, 温浩, 江兆潭. 2017: 过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性, 物理学报, 66(6): 238-247. doi: 10.7498/aps.66.067101
引用本文: 苏巧智, 韩清珍, 高锦花, 温浩, 江兆潭. 2017: 过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性, 物理学报, 66(6): 238-247. doi: 10.7498/aps.66.067101
Su Qiao-Zhi, Han Qing-Zhen, Gao Jin-Hua, Wen Hao, Jiang Zhao-Tan. 2017: Modification of the photo catalytic properties of anatase TiO2 (101) surface by doping transition metals, Acta Physica Sinica, 66(6): 238-247. doi: 10.7498/aps.66.067101
Citation: Su Qiao-Zhi, Han Qing-Zhen, Gao Jin-Hua, Wen Hao, Jiang Zhao-Tan. 2017: Modification of the photo catalytic properties of anatase TiO2 (101) surface by doping transition metals, Acta Physica Sinica, 66(6): 238-247. doi: 10.7498/aps.66.067101

过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

Modification of the photo catalytic properties of anatase TiO2 (101) surface by doping transition metals

  • 摘要: 采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-30

过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

  • 北京理工大学物理学院, 北京 100081;中国科学院过程工程研究所, 多相复杂系统国家重点实验室, 北京 100190
  • 中国科学院过程工程研究所, 多相复杂系统国家重点实验室, 北京 100190
  • 北京理工大学物理学院,北京,100081

摘要: 采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.

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