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Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO2微观结构和性能的影响
  • 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]湖南城市学院物理与电信工程系,益阳413000, [2]云南大学物理科学与技术学院,云南省纳米材料与技术重点实验室,昆明650091, [3]湖南工程职业技术学院信息工程系,长沙410151
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50862009 51062017)资助的课题
中文摘要:

采用第一性原理平面波超软赝势方法,系统研究了Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、缺陷形成能、电子结构、光学性质以及氧化还原能力的影响.研究表明:Mn,N共掺杂锐钛矿相TiO2后,TiO2晶格发生了畸变,导致晶体八面体偶极矩增加,有利于光生电子-空穴对的有效分离;在TiO2带隙中出现了杂质能级,使锐钛矿相TiO2的光学吸收带边红移,可见光区的吸收系数明显增大,有利于光催化效率的提高;在不考虑杂质能级的情况下,与纯TiO2相比,Mn,N共掺杂锐钛矿相TiO2带边的氧化还原势只有微小的变化.这些结果很好地解释了Mn,N共掺杂TiO2在可见光下具有优良的光催化性能的内在原因.

英文摘要:

The effects of Mn and N codoping on the crystal structure,defect formation energy,electronic structure,optical property and redox ability of anatase TiO2 are investigated by first-principles calculations of plane-wave ultrasoft pseudopotential.The calculation results show that the octahedral dipole moment of anatase TiO2 increases due to its lattice distortion after Mn,N codoping,which is favorable for effective separation of photogenerated electron-hole pairs.Some impurity bands appear in the band gap,which leads to the red-shift of optical absorption edge and to the increase in coefficient of light absorption,thereby facilitating the enhancement of the photocatalytic efficiency.If the impurity band is not taken into account,the band edge redox potential of codoped TiO2 is only slightly changed compared with that of pure TiO2.All of these results can explain the better photocatalytic performances of Mn,N codoped anatase TiO2 under visible-light irradiation.

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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