C掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究

摘要：

基于第一性原理的平面波超软赝势方法,本文研究了C分别代替Ti和O原子位置掺杂的锐钛矿TiO2的晶体结构,电子结构以及光学性质.结果表明,C在掺杂体系中的存在状态与掺杂位置密切相关;掺杂后引起晶格参数,键长等变化,导致晶体中结构单元偶极矩增大,从而可以改善光催化性能.C掺入后由于C 2p态与O 2p和Ti3d态发生杂化,引起态密度分布发生变化,禁带宽度减小,且代替TiO2中O位置掺杂时,出现杂质能级.光学性质的计算结果与电子结构一致,2种掺杂模型的光吸收带边均发生红移.这些结果较好地解释了C掺杂TiO2具有优良光催化活性的原因.此外,研究比较了C原子在不同掺杂位置对锐钛矿TiO2电子结构和光催化活性影响的差别.

关键词：半导体、TiO2、C掺杂、第一性原理

所属期刊栏目：28

分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：煤转化国家自然科学基金重点项目10835008;国家重点实验室自主研究项目2008BWZ011

在线出版日期：2011-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：270-274