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Zn吸附到含有氧空位(%)以及羟基(一OH)的锐钛矿相Ti02(101)表面电子结构的第一性原理计算
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.121[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学内蒙古自治区工业催化重点实验室,呼和浩特010051
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:20966006)、内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZY11073)和内蒙古工业大学科学研究项目(批准号:ZD201207)资助的课题.
中文摘要:

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了zn吸附到Ti02(101)清洁表面、含有氧空位(%)的缺陷表面以及既含有氧空位(%)又含有羟基(-OH)表面的能量、Mulliken重叠布居数以及电子结构,并找到了zn在每种表面的最稳定结构(分别为模型(c),模型(aI)以及模型(a11)).通过对三种表面稳定结构的分析、对比发现:首先,zn原子吸附到清洁Ti02(101)表面上,主要与表面氧相互作用,形成Zn-0共价键:其次,当Zn原子吸附到缺陷表面时,吸附能减小到-1.75eV,说明zn更容易吸附到氧空位上(模型(aI));最后,纵观表面模型的能带结构以及态密度图发现,OH的引入并没有引进新的杂质能级,zn吸附此表面,即Zn—Ti02-Vo.OH,使得禁带宽度缩短到最小(1.85eV),从而有望提高Ti02的光催化活性.

英文摘要:

The energies, atomic Mulliken charges, and electronic structures of Zn adsorbed on the pure surface, and on the surfaces with an oxygen vacancy (Zn-TiO2-Vo) and one hydroxyl group (Zn-TiO2-Vo-OH) are investigated by density functional theory, plane-wave pseudo-potential method, and the most stable surface structures (namely model (c), model (aI), and model (alI) are found. The results indicate that firstly, Zn interacts mainly with the surface oxygen by Zn--O covalent bond; secondly, when Zn atoms are adsorbed on the defective surface, the adsorption energy is reduced down to -1.75 eV, showing that Zn atoms are prone to being adsorbed on the oxygen vacancy surface. Finally, although no impurity states are introduced in to the gap when the Zn atoms are adsorbed to the surface with hydroxyl group, the band gap is reduced down to a minimum (1.85 eV), which is expected to improve the photocatalytic activity of TiO2.

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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