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N、C共掺杂锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究
引用本文:李宗宝,贾礼超,王霞.N、C共掺杂锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究[J].原子与分子物理学报,2015,32(6).
作者姓名:李宗宝  贾礼超  王霞
作者单位:铜仁学院,华中科技大学 材料科学与工程学院&材料加工与模具重点实验室,铜仁学院 生物工程与化学系
基金项目:贵州省自然科学基金(黔科合J字[2012]2315号);贵州省教育厅重点项目(黔教合KY字[2013]182
摘    要:采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了N和C原子分别单掺杂和双掺杂锐钛矿TiO2的形成能、晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明:原子替位掺杂后体系晶格发生畸变;C替位掺杂更倾向于替代Ti位,而非O位;替位掺杂使TiO2光吸收带边发生了明显红移,且在可见光区域的吸收效率明显增加,大大提高了光催化效率。与单掺杂比较发现,N、C双掺杂红移现象更加明显,为较好的掺杂改性方式。

关 键 词:密度泛函理论  光催化  锐钛矿TiO2  电子结构  光学性质

Density function theory study on the electronic structure and optical property of anatase TiO2 codoped with N and C
lizongbao,and.Density function theory study on the electronic structure and optical property of anatase TiO2 codoped with N and C[J].Journal of Atomic and Molecular Physics,2015,32(6).
Authors:lizongbao  and
Abstract:The formation energy, crystal structure, electronic structure and optical properties of C, N, and (C,N)-codoped anatase TiO2 are calculated based on the density functional theory of plane-wave ultrasoft pseudoptential. The results indicate that, due to doping of the C and N atoms in anatase TiO2, the lattice distorts obviously. The substitution of C tends to Ti site while all the substitutions lead to the red shift of the optical absorption edge and increasing of the coefficient of light absorption, thereby further increases the photocatalytic activity under visible-light irradiation. Due to the significant red shift and coefficient of light absorption, (C, N) codoped TiO2 is one best choose of the capabilities improvement.
Keywords:DFT  Photocatalytic activity  anatase TiO2  electronic structure  optical property
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