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卤化氢气体在二氧化钛表面的吸附及氧空位氧化特性研究
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:O472[理学—半导体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]重庆师范大学光学工程重点实验室,重庆400047, [2]重庆市光电功能材料重点实验室,重庆401331
  • 相关基金:国家自然科学基金(61274128);重庆市自然科学基金(2014jcyjA50015)
中文摘要:

光学气敏传感器是当今研究领域的一个热门方向.文章采用密度泛函理论(DFr)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了光学气敏材料岩盐型MgO、金红石型SnO2和锐钛矿型TiO2表面氧空位的特性.以CO作为吸附分子进行微观机理研究,研究不同氧化物表面吸附气体分子的机理.对氧化物表面的几何结构、吸附能、态密度、差分电荷密度、电荷布居、电荷转移、光学性质等进行分析.研究发现:含有氧空位缺陷的MgO(001)、SnO2(110)和TiO2(101)能稳定的吸附CO分子,吸附后造成了材料光学性质的变化,可作为光学气敏传感材料.分析发现:氧空位氧化能力的大小是光学性质改变的核心原因.表面吸附CO分子后,发现SnO2(110)表面对分子的吸附能最大,分子与表面的吸附距离最短.通过差分电荷密度和电荷布居数发现,表面与CO分子间存在电荷转移,其转移电子数目大小为:Sn02(110)〉Ti02(101)〉MgO(001),由此得出不同氧化物表面氧化性的大小为:Sn02(110)〉Ti02(101)〉MgO(001);通过对比吸收谱和反射谱发现:吸附气体分子后SnO:(110)表面的光学性质变化最为明显,是一种较好的光学气敏传感材料.

英文摘要:

Optical gas sensor materials is a hot research field in recent years. Rock salt MgO, rutile SnO2 and anatase TiO2 surface were researched and calculated by the first- principles plane -wave ultrasoft pseudopoten- tial method based on density functional theory(DF'F). CO acted as an adsorbed molecule. The different oxide surfaces microcosmic properties such as the geometric structure, adsorption energy, density of states, electron density difference, charge population, charge transfer and optical properties were researched. The results showed CO can steadily absorb on MgO(001 ), SnO2(110) and TiO2( 101 ) surfaces with oxygen vacancies. The analy- sis found that absorption led to optical properties change. Oxygen vacancy oxidizability was the important reason to optical properties change. Absorbed the CO molecule, SnO2 (110) surface had the highest adsorption energy and the shortest distance. Through analysis charge density difference and charge population, it found that charge transfer occured between CO molecule and materials surface. The electron transfer number in different surfaces was as follows SnO2 (110) 〉 TiO2 ( 101 ) 〉 MgO(O01 ). The oxidative of different surfaces were as follows, SnO2 (110) 〉 Ti02( 101 ) 〉 MgO(O01 ). Comparing absorption spectra with reflection spectra, SnO2 (110) surface optical properties changed the most obviously. It indicated that the SnO2 was a good optical gas sensor material.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 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,美国剑桥科学文摘,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:26849