中文摘要：

体相氮掺杂是改变金属氧化物光催化材料的电子结构、提高其可见光响应特性的有效途径，但因受到掺杂过程的热力学/动力学及掺杂引起体相复合中心等因素的限制而难以有效进行。对掺杂过程的分析表明，强金属-氧化学键及氮氧离子间的电荷差异是制约体相氮掺杂的关键因素。结合金属氧化物晶格原子的空间分布和金属-氧成键特性分析，本项目提出基于间隙离子预掺杂弱化金属与氧的化学键，以促进氮替代晶格氧反应的进行，设计浓度和分布可控的氮掺杂光催化材料。拟采用第一性原理计算研究间隙离子对金属-氧成键特性及其对体相氮掺杂过程的热力学/动力学的影响，阐明间隙离子弱化金属-氧化学键及其促进氮掺杂的机理，揭示间隙离子平衡氮氧电荷差异、抑制体相复合中心的物理机制，为发展具有可见光响应特性的高性能氮掺杂光催化材料提供理论指导和科学依据。