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天然杂质对黄铁矿的电子结构及催化活性的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Phys. Sin., (物理学报)
  • 时间:0
  • 页码:097801-1-097801-8
  • 语言:中文
  • 分类:O613.71[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]广西大学化学化工学院,南宁530004, [2]广西大学资源与冶金学院,南宁530004, [3]广西大学物理科学与工程技术学院,南宁530004
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50864001)资助的课题
  • 相关项目:晶格缺陷对硫化矿物浮选行为影响的第一性原理研究
中文摘要:

采用密度泛函理论和平面波赝势方法对含天然杂质黄铁矿的电子结构和光学性质进行了计算,并讨论了二十种天然杂质:钴、镍、砷、硒、碲、铜、金、银、钼、锌、铊、锡、钌、钯、铂、汞、镉、铋、铅和锑,对黄铁矿催化活性的影响.结果表明在过渡金属杂质中,杂质能级主要由它们的d轨道产生,而在主族金属及非金属杂质中,杂质能级主要由它们的s或p轨道产生.含铜、钼、砷、金、银或镍的黄铁矿对氧的还原的电催化能力增强.除锌、钼、钌、砷、锑、硒和碲外,其余杂质能增强黄铁矿表面俘获电子的能力,使光生电子和空穴复合的概率减小.光学性质计算表明,除镉、汞、钌、硒、碲和锌杂质对吸收带边影响不大外,其余杂质使黄铁矿的吸收带边发生了红移,特别是含金和银杂质黄铁矿的吸收系数增加了两个数量级.

英文摘要:

The electronic structures and the optical properties of pyrite containing twenty natural impurities, Co, Ni, As, Se, Te, Cu, Au, Ag, Mo, Zn, Tl, Sn, Ru, Pd, Pt, Hg, Cd, Bi, Pb and Sb, are investigated using the density functional theory and the plane wave pseudopotential method, and the catalytic activity of pyrite is discussed. For the transition metal-bearing pyrite, there are introduced impurity energy levels in the band contributing from impurity d orbital, while for the other metal and non-metal-bearing pyrite, the impurity energy levels are contributed from impurities s or p orbital. The presences of Cu, Mo, As, Au, Ag or Ni can enhance the electrocatalytic ability of pyrite to the oxygen reduction. All the impurities, except Zn, Mo, Ru, As, Sb, Se and Te, can enhance the ability of pyrite surface to capture electrons and hence the recombination rate of photoinduced electrons and holes wile be reduced. Calculations of optical properties indicate that Cd, Hg, Ru, Se, Te and Zn impurities each have small influence on the absorption band edge, while the presence of other impurity makes a red shift of absorption band edge of pyrite. Especially, the presences of Au and Ag impuritie increase the adsorption coefficient of pyrite by two orders of magnitude.

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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