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锐钛矿型TiO_2(101)面吸附CO_2分子的光学气敏传感机理
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:O469[理学—凝聚态物理;理学—电子物理学;理学—物理] O482.3[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331
  • 相关基金:国家自然科学基金(61274128,1106129); 重庆市自然科学基金(cstc2013jcyj A0731,cstc2014jcyj A50015); 重庆市教委科学技术研究项目(KJ120614)
中文摘要:

对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法,模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为,对吸附能,吸附距离,电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明:CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面,且表面O空位的浓度越高,吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值,吸附后的结构稳定,且以O端吸附为主,为此,分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现,当最佳模型吸附稳定后,含O空位表面为P型杂质,又有CO2分子中的2p电子掺入,在费米能级附近出现新峰值,改善了TiO2材料的光学性质,体现出较好的光学气敏传感特性。

英文摘要:

Exploration and application of the gas sensitive sensor material of metal oxide optics is a hot issue. The adsorption energy, adsorption distance, density of states and optical properties were studied from the plane wave ultra-soft pseudo-potential technology based on the density function theory(DFT).The results through simulation calculation of CO2 adsorbed on the anatase TiO2(101) surface show that only containing oxygen vacancy surface can stably adsorb CO2molecules; the higher of oxygen vacancy concentration, the more obvious adsorption effect. The adsorption energy is positive value when CO2 molecules horizontal adsorption on surface, the best adsorption model is CO2 molecules horizontalO-terminal dsorption on surface with two oxygen vacancies. Compared with the density of states, a new peak appears nearby the fermi level because of surface with oxygen vacancies and 2p electrons of CO2 molecules doping in surface. The transition probability, optical gas sensitive features, absorption coefficient and reflectivity can be improved in the low-energy scope of visible light.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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:17466