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采用第一性原理研究非金属掺杂BiOCl的电子结构和光吸收性质
  • ISSN号:0251-0790
  • 期刊名称:高等学校化学学报
  • 时间:2014.12.10
  • 页码:2624-2631
  • 分类:O641.12[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]太原理工大学化学化工学院,太原030024, [2] 太原理工大学化学化工学院,太原030024, [3] 太原科技大学化学与生物工程学院,太原030021
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:21176168)、山西省(青年)自然科学基金(批准号:2014021019-3)和山西省高等学校科技创新项目资助.
  • 相关项目:一类高效太阳能光催化剂卤氧铋的分子构效和作用本质研究
中文摘要:

基于密度泛函理论的第一性原理分别研究了不同浓度Br和I掺杂BiOCl体系的能带结构、态密度、形成能和光学性质。研究结果表明,由于Br的4p和I的5p轨道作用, Br和I掺杂可在一定程度上降低BiOCl的禁带宽度,拓宽BiOCl的光吸收范围。 Br和I掺杂BiOCl的形成能计算结果表明, Br掺杂BiOCl的稳定性高于I掺杂体系。对于B, C, N, Si, P和S掺杂BiOCl体系,掺杂能级的形成主要由掺杂元素的np轨道贡献,使BiOCl吸收带边红移至可见光区。而S掺杂则位于价带顶位置,有效地降低了BiOCl禁带宽度,使BiOCl响应波长出现红移,且未形成中间能级,不易成为俘获陷阱,因此S掺杂将是一种提高BiOCl可见光光催化活性的改性方法。

英文摘要:

The band structures, density of states, formation energies and optical properties of different con-centration Br and I doped BiOCl systems were investigated via first principles based on the density functional theory. The results show that the incorporation of Br 4p and I 5p orbitals can reduce the energy gap of BiOCl, and then broaden the photo-absorption range. The calculated formation energy indicates that Br-doped BiOCl system has higher stability than I-doped BiOCl at the same doping concentration. For B, C, N, Si, P, S doped BiOCl systems, the impurity energy levels are mainly contributed to the np states of doping elements, which can make the red-shift of photo-absorption band edge into visible light region. Especially, the impurity levels of S-doped BiOCl system located in the top of valence band are difficult to become recombination center of photon-generated carriers, which can result in the reduction of BiOCl band-gap and the red-shift of light-responding scope. The S-doped BiOCl system will be a preferable modification method to improve the photo-catalytic activity of BiOCl.

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期刊信息
  • 《高等学校化学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:吉林大学 南开大学
  • 主编:周其凤
  • 地址:吉林大学南胡校区
  • 邮编:130012
  • 邮箱:cjcu@jlu.edu.cn
  • 电话:0431-88499216
  • 国际标准刊号:ISSN:0251-0790
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1131/O6
  • 邮发代号:12-40
  • 获奖情况:
  • 首届及第二届国家期刊奖,连续两届“百种中国杰出学术期刊”,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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),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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50676