过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

摘要：

采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.

关键词：锐钛矿TiO2、(101)面、过渡金属掺杂、电子结构、光学性质

所属期刊栏目：66

分类号：O64;X70

资助基金：国家自然科学基金11504374, 11274040;中国科学院介尺度研究中心创新基金批准号:COM2015A001资助的课题. Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant . 11504374, 11274040;the Inno-vation Program of Institute of Process Engineering Chinese Academy of SciencesGrant COM2015A001

在线出版日期：2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：238-247