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共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O771[理学—晶体学]
  • 作者机构:[1]中国地质大学材料科学与化学工程学院,教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心,武汉430074, [2]中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉430074, [3]中国地质大学数学与物理学院,武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:40872039 90714002和40572114); 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20060491504)资助的课题
中文摘要:

本文对大别山双河、碧溪岭地区硬玉石英岩中的金红石进行了Fourier变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有金红石颗粒分别在3280cm^-1和3295cm^-1出现强的吸收峰.基于前人提出H在金红石结构中以孔道中心(CC)和八面体共边(BOE)方式存在的两种模型,本文采用第一性原理计算方法研究了掺杂(Al,H)和(Fe,H)时金红石相TiO2的晶体结构和电子结构.根据O—H键的振动频率和O—H…O键中O—O之间距离的经验关系,结合FTIR和计算结果发现修正后的孔道模型(MCC)较为合理.电子结构的计算表明:金红石相TiO2中掺杂(Fe,H)后,Fe的t2g能级和O的2p电子态发生重叠,eg能级参与到导带底部的组成,禁带变窄,从而导致吸收光谱红移.

英文摘要:

Rutile from Shuanghe and Bixiling area in the Dabie Orogen were investigated by Micro-Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results show that all the grains exhibit a sharp band near 3280 cm^-1 or 3295 cm-1. Two structures have been suggested about the position of H in rutile,namely the chanel center ( CC) and basal octahedron edge (BOE) models. The lattice structure and electronic band structure of Al—H and Fe—H codoped rutile TiO2 has been calculated by first-principles method. According to O—H bond vibration frequency of FTIR and O—H… O bond distance between O—O of computational results,we deduce that modified channel center ( MCC ) model is more reasonable. The calculation results indicate that the t2g state of Fe overlaps with the O 2p state,which will narrow the band gap and lead to red shift in optical absorption spectra.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876