锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO2微观特性的理论研究

摘要：

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视.本文通过基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO2吸附在锐钛矿型TiO2(101)面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质.通过完整锐钛矿型TiO2(101)面和含有1个氧空位缺陷表面对NO2的吸附计算发现,NO2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对NO2的吸附能大于锐钛矿型TiO2(101)完整表面;吸附过程为放热过程;NO2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO2气体的含量.研究为锐钛矿型TiO2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础.

关键词：TiO2薄膜、气体传感器、NO2、密度泛函理论

所属期刊栏目：31

分类号：O482;O614(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金No.61274128;No.61106129;重庆市自然科学基金No.CSTC2013JCYJA0731

在线出版日期：2014-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：120-125