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V掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收特性   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
使用V2O5和乙醇作为V掺杂TiO2的滴加液, 运用溶胶-凝胶方法制备了不同浓度的V掺杂锐钛矿相TiO2的薄膜样品. 对这些样品进行了紫外-可见透射光谱实验, 发现V 掺杂锐钛矿相TiO2的光谱响应范围向可见光区域移动, 掺杂浓度为1.0%(摩尔分数)时红移效果最明显. 此外, 运用第一性原理, 对V掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行了研究, 并运用能带结构理论对实验现象进行了解释. 研究中发现: 在V掺杂锐钛矿相TiO2后, 随着V浓度的增加, TiO2的禁带宽度逐渐减小, 光谱响应范围扩大, 能提高它的可见光响应; 但是由于掺杂后价带与导带比较接近, 容易形成新的空穴-电子复合中心, 以及导带区域V 3d轨道上电子与Ti 3d轨道上的电子强关联作用也会降低电子的还原性, 所以V浓度的增加会使TiO2的光催化性能降低. 理论上计算出在V掺杂浓度为6.25%(摩尔分数)时, TiO2的光吸收边红移最大, 与实验得到的变化趋势相吻合.  相似文献
2.
采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构.由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用DFT+U(Hubbard系数)方法对模型的电子结构进行了计算.DFT的计算结果表明N掺杂后,N2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低,而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响.DFT+U的计算却给出截然不间的结果,N掺杂并没有导致带隙能的降低,而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级,反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低.DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.  相似文献
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采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构. 由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷, 本文也采用DFT+U(Hubbard 系数)方法对模型的电子结构进行了计算. DFT的计算结果表明N掺杂后, N 2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低, 而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响. DFT+U的计算却给出截然不同的结果, N掺杂并没有导致带隙能的降低, 而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级, 反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低. DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.  相似文献
4.
 以泡沫镍为基材,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米膜光催化剂. 在自制外加电场光催化反应装置中,对催化剂施加一定的偏电压,研究了甲基橙溶液的光电催化降解反应,考察了偏压极性、阳极偏压和甲基橙初始溶液浓度等对降解效率的影响,并比较了光电催化与光催化、光解对甲基橙溶液降解的差异. 结果表明,外加阳极偏压形成的电场可以较大幅度提高甲基橙溶液的降解效率. 从半导体和量子力学理论出发探讨了电场促进光催化反应的作用机理.  相似文献
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