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Ni掺杂锐钛矿型TiO2的第一性原理研究
  • 期刊名称:计算机与应用化学, 2010,27(3),308-312.
  • 时间:0
  • 分类:TN304.02[电子电信—物理电子学] TQ015.9[化学工程]
  • 作者机构:[1]广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006, [2]吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室,吉林长春130023, [3]不详
  • 相关基金:国家自然科学基金(20773013;20803014);广东省科技计划项目(2006836702004;20088010600048).
  • 相关项目:二氧化钛表面光电催化消除饮用水中砷的理论研究
中文摘要:

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PwPP)方法,对Ni掺杂前后锐钛矿型TiO2的超晶胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂体系的晶格参数。模拟计算了Ni掺杂对锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质的影响,得到了掺杂前后的能带结构、电子态密度分布、光吸收系数,分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化。结果表明:Ni掺杂锐钛矿型TiO2后,在价带和导带之间出现了主要由O-2p和Ni-3d共同作用而产生的杂质能级,导致禁带宽度变窄;可见光区吸收系数增大,拓宽了光相应范围。这些计算结果很好地解释了Ni掺杂锐钛矿型TiO2在可见光下具有良好的光催化性能的内在原因。由实验结果知:Ni掺杂锐钛矿TiO2相应可见光的范围变宽。由此说明,计算结果与实验结果一致。

英文摘要:

Based on density function theory ( DFT), the electronic structure and optical properties of Ni-doped anatase TiO2 ( Ni/TiO2 ) have been studied using plane wave uhra-soft pseudo-potential (PWPP) in the present paper. Cell parameters, density of states, band structures and optical absorption coefficient of pure and Ni-doped anatase TiO2 have been calculated. Subsequently, the changes of band structures and optical properties between TiO2 and Ni/TiO2 were studied. The results show that there are some new bands ap- peared between the value band edge and the conduction band edge in Ni-doped anatase TiO2. These changes lead to the narrowing of band gap and also larger optical absorption coefficient in visible-light. All of these results explain the higher photocatalytic properties of Ni/TiO2 in visible-light region. Theoretical results fit well with the experimental references.

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