N,Fe,La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究?

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王庆宝, 张仲, 徐锡金, 吕英波, 张芹. 2015: N,Fe,La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究?, 物理学报, null(1): 017101. doi: 10.7498/aps.64.017101
引用本文: 王庆宝, 张仲, 徐锡金, 吕英波, 张芹. 2015: N,Fe,La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究?, 物理学报, null(1): 017101. doi: 10.7498/aps.64.017101
Wang Qing-Bao, Zhang Zhong, Xu Xi-Jin, L Ying-Bao, Zhang Qin. 2015: Theoretical and exp erimental studies on N, Fe, La co-doped anatase TiO2 band adjustment, Acta Physica Sinica, null(1): 017101. doi: 10.7498/aps.64.017101
Citation: Wang Qing-Bao, Zhang Zhong, Xu Xi-Jin, L Ying-Bao, Zhang Qin. 2015: Theoretical and exp erimental studies on N, Fe, La co-doped anatase TiO2 band adjustment, Acta Physica Sinica, null(1): 017101. doi: 10.7498/aps.64.017101

N,Fe,La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究?

Theoretical and exp erimental studies on N, Fe, La co-doped anatase TiO2 band adjustment

  • 摘要: 采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP),利用Material studio计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO2晶体结构、能带结构和态密度变化.并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO2, N, Fe共掺杂TiO2和N, Fe, La共掺杂TiO2;用X射线衍射和扫描电镜表征结构;紫外-可见分光光度计检测TiO2对甲基橙的降解效率变化.计算结果表明,由于N, Fe, La三掺杂TiO2的晶格体积、键长等发生变化,导致晶体对称性下降,光生电子-空穴对有效分离,同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO2禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV,减小25%,光吸收带边红移,态密度数增加,电子跃迁概率提升,光催化能力增加.实验结果表明:离子掺杂使颗粒变小,粒径大小:本征TiO2>N/Fe_TiO2>N/Fe/La_TiO2,并测得N/Fe/La_TiO2发光峰425 nm,能隙减小,光催化能力比N/Fe_TiO2强,增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起.
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-01-15

N,Fe,La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究?

  • 济南大学物理科学与技术学院,济南,250022
  • 山东大学威海分校空间科学与物理学院,威海,264209
  • 山东交通学院数理系,济南,250023

摘要: 采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP),利用Material studio计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO2晶体结构、能带结构和态密度变化.并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO2, N, Fe共掺杂TiO2和N, Fe, La共掺杂TiO2;用X射线衍射和扫描电镜表征结构;紫外-可见分光光度计检测TiO2对甲基橙的降解效率变化.计算结果表明,由于N, Fe, La三掺杂TiO2的晶格体积、键长等发生变化,导致晶体对称性下降,光生电子-空穴对有效分离,同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO2禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV,减小25%,光吸收带边红移,态密度数增加,电子跃迁概率提升,光催化能力增加.实验结果表明:离子掺杂使颗粒变小,粒径大小:本征TiO2>N/Fe_TiO2>N/Fe/La_TiO2,并测得N/Fe/La_TiO2发光峰425 nm,能隙减小,光催化能力比N/Fe_TiO2强,增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起.

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