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V掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收特性
引用本文:徐凌,唐超群,黄宗斌.V掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收特性[J].物理化学学报,2010,26(5):1401-1407.
作者姓名:徐凌  唐超群  黄宗斌
作者单位:School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China
摘    要: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.

关 键 词:V掺杂  锐钛矿相TiO2  能带结构  吸收光谱  
收稿时间:2009-11-23
修稿时间:2010-04-03

Light Absorption Properties of V-Doped Anatase TiO_2
XU Ling TANG Chao-Qun HUANG Zong-Bin.Light Absorption Properties of V-Doped Anatase TiO_2[J].Acta Physico-Chimica Sinica,2010,26(5):1401-1407.
Authors:XU Ling TANG Chao-Qun HUANG Zong-Bin
Institution:School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China
Abstract:Vanadium-doped anatase TiO2 was prepared by a sol-gel method while V2O5 and ethanol were used as vanadium precursors.UV-Vis transmissivity spectra revealed that the spectral response of the V-doped TiO2 shifted to the visible light region.The optimum vanadium content was 1.0%(molar fraction).Furthermore,we performed firstprinciples calculations on the electronic band structure of the V-doped anatase TiO2 and explained some experimental phenomena.Our results indicate that the bandgap becomes narrow and the T...
Keywords:V-doping  Anatase TiO2  Energy band structure  Absorption spectrum
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