N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

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徐金荣, 王影, 朱兴凤, 李平, 张莉. 2012: N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究, 物理学报, 61(20): 410-415.
引用本文: 徐金荣, 王影, 朱兴凤, 李平, 张莉. 2012: N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究, 物理学报, 61(20): 410-415.
2012: First-principles study of N-doped and N-V co-doped anatase TiO2, Acta Physica Sinica, 61(20): 410-415.
Citation: 2012: First-principles study of N-doped and N-V co-doped anatase TiO2, Acta Physica Sinica, 61(20): 410-415.

N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

First-principles study of N-doped and N-V co-doped anatase TiO2

  • 摘要: 采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似加Hubbard参数的似近,研究了锐钛矿相TiO2,N掺杂Ti02和N—V共掺杂TiO2体系的基态原子构型、电子结构.结果表明,N掺杂后,其晶胞体积比未掺杂时要略微增大,基态构型并未发生明显变化,而N-V共掺杂时,对称性被破坏,V原子向N原子附近靠近.计算得到的锐钛矿相TiO2带隙Egap为3.256eV,与实验值3.23eV非常接近.N掺杂TiO2带隙降低了0.4eV而N.V共掺杂带隙降低至2.555eV.此外,N-V共掺杂会在价带顶和导带底之间形成受主和施主能级,这种能级对光生电子.空穴对的分离是非常有利的,降低了再次复合的概率.因此,N-V共掺杂TiO2可以有效地提升TiO2作为光催化剂的催化能力.
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出版历程
  • 刊出日期:  2012-10-30

N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

  • 安徽建筑工业学院数理系,合肥,230601
  • 南京师范大学物理科学与技术学院,南京,210097

摘要: 采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似加Hubbard参数的似近,研究了锐钛矿相TiO2,N掺杂Ti02和N—V共掺杂TiO2体系的基态原子构型、电子结构.结果表明,N掺杂后,其晶胞体积比未掺杂时要略微增大,基态构型并未发生明显变化,而N-V共掺杂时,对称性被破坏,V原子向N原子附近靠近.计算得到的锐钛矿相TiO2带隙Egap为3.256eV,与实验值3.23eV非常接近.N掺杂TiO2带隙降低了0.4eV而N.V共掺杂带隙降低至2.555eV.此外,N-V共掺杂会在价带顶和导带底之间形成受主和施主能级,这种能级对光生电子.空穴对的分离是非常有利的,降低了再次复合的概率.因此,N-V共掺杂TiO2可以有效地提升TiO2作为光催化剂的催化能力.

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