掺Fe和V的金红石电子结构的第一性原理计算研究

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺杂Fe和(或)V的金红石型TiO2的电子结构进行了计算.理论模拟的结果表明,纯金红石的禁带宽度为1.98 eV;Fe掺杂金红石型TiO2的禁带宽度为2.18 eV,由Fe3d 和O2p轨道杂化在禁带中间形成了两条杂质能级；V掺杂金红石型TiO2的禁带宽度减小为1.80 eV,由V3d和O2p轨道杂化形成的杂质能级位于金红石的导带底,引入了一个浅施主能级；Fe和V共掺杂的金红石禁带中存在一个较宽的杂质能带,禁带宽度减小为1.73 eV.杂质能级的出现以及禁带宽度的减小使得Fe和V掺杂的金红石具有更好的可见光响应能力.同时,Fe和V的类质同像替代使得金红石中MO6八面体具有较大的畸变程度,有助于表面缺陷的增加,从而为光催化反应提供天然活性位.为进一步深入揭示含铁、钒等杂质的天然金红石的可见光催化机制提供了理论支持.

关键词：第一性原理计算、金红石、Fe和V共掺杂、光催化

所属期刊栏目：31

分类号：P578.4+7;P57(矿物学)

资助基金：国家重点基础研究发展计划"973"资助项目2007CB825602

在线出版日期：2012-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：441-446