位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
P掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理计算
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643.36[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]河北大学电子信息工程学院,河北大学计算材料研究中心,保定071002
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61204079)和河北省自然科学基金(批准号:E2012201088)资助的课题.
中文摘要:

利用基于密度泛函理论的第一性原理对不同P掺杂形式(P替位Ti, P替位O, 间隙P)的锐钛矿相TiO2的晶格常数、电荷布居、能带结构、分态密度和吸收光谱进行了计算. 结果表明, P替位Ti时, TiO2体积减小, P替位O和间隙P的存在使TiO2的体积膨胀; 替位Ti的P和间隙P均有不同程度的氧化, 而替位O的P带有负电荷. 三种P掺杂形式均导致锐钛矿相TiO2禁带宽度的增大, 并在TiO2禁带之内引入了掺杂局域能级. P掺杂导致TiO2禁带宽度增大的程度依次为: 间隙P〉P替位Ti〉P替位O. 吸收光谱的计算结果表明, P替位Ti并不能增强TiO2的可见光吸收能力, 但间隙P的存在大幅提高了TiO2的可见光光吸收能力, 间隙P有可能是造成实验上P掺杂增强锐钛矿相TiO2光催化活性的重要原因.

英文摘要:

The lattice parameters, charge populations, band structures, density of states and absorption spectra of P-doped anatase TiO2 are calculated using the first-principles based on the density functional theory. The results indicate that when the Ti atom is substituted for P atom, the volume of TiO2 decreases. When P atom substitutes for O atom or exists as interstitial atom, the volume of TiO2 increases. The substitutional P at Ti site and interstitial P are oxidized to different degrees, and the substitutional P at O site is reduced a little. The different three sites of P doping result in the increase of anatase TiO2 forbidden gap width and the introduction of local doping energy levels. The band gap increasing of P-doped anatase TiO2 is in the following sequence: interstitial P〉substitutional P at Ti site〉substitutional P at O site. The absorption spectra indicate that the substitutional P at Ti site cannot enhance the visible light absorption ability of the anatase TiO2, whereas the interstitial P strongly enhances the visible light absorption ability of the anatase TiO2. The interstitial P is probably an important reason for the experimental enhancement of the photocatalytic activity of P-doped anatase TiO2.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
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