Mg掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理计算.pdfVIP

第19卷第2期 VOI ．19 NO．2 20 13年4月 祭 № 中 ㈣ 国吣粉洲 体姒 技M 术刚 № 洲 Apr ．20 13 doi ：10．39 69，j ．i ssn ．100 8- 5 548．2013．02 ．0 04 Mg掺 杂 锐 钛 矿 相 Ti 02的 第 一 性 原 理 计 算 郑树凯8一，吴国浩8一，赵瑞8’6，康健楠8一，刘素平8’6 ( 河北大学A电子信息工程学院；b ．计算材料研究中心，河北保定07 1002) 摘要 ：利用基于密度泛 函理论 的第一性原理对不同浓度Mg掺杂锐钛 高，以处理更多的难 降解有机和无机污染物。在Ti Oz 矿相Ti O：的电子结构和光学特性进行理论计算。结果表明，随着Mg掺 中掺杂金属离子是一种提高其光催化活性行之有效 杂浓度的增大，锐钛矿相Ti 02 的晶格膨胀程度越大，带隙宽度增大并 的方法 。研究表明，在Ti O：中掺杂适量的金属离子可 且吸收边蓝移；不 同掺杂浓度下Mg 的3s 和2p轨道对锐钛矿相Ti 02 的价带和导带组成贡献较小；在波长约为200～595、595—800 nm的光 以有效扩展光生载流子的扩散长度，使光生 电子一空 区内，Mg掺杂锐钛矿相Ti 02 的光吸收能力分别减弱和增强。 穴有效分离，抑制它们的复合 ，从而提高Ti O：的光量 关键词：密度泛函理论 ；第一性原理 ；锐钛矿 子效率 【11。例如，白蕊等12 1利用溶胶一凝胶法制备了 中图分类号：TGl 4 6．4 文献标志码：A WO，一Ti O：复合纳米材料，采用甲基橙溶液为光催化降 文章编号：1008—554 8(20 13) 02—00 16- 04 解对象评估WO，掺杂量、煅烧温度和光照时间等因素 对Ti O：光催化活性的影响，发现甲基橙的降解率最高 Fi r t —pr i nci pl e Ca l cu l at i on 达到94．93％；马国华等 【3】利用溶胶一凝胶法制备了Zn2+ of Mg Doped Ana t ase Ti 02 离子掺杂的纳米Ti O：粉体 ，发现Zn2+掺杂有利于锐钛 矿相Ti O：的结晶并使其紫外吸收边红移10 nm，当 b ZHENG hukai 8一，WU Gu oha 08t ZHA0 Rui “b， Zn “掺杂量为Ti 物质的量的1 ％时，光电转换性能最 KANG Ji anna n8一．LI U upi n94 ·6 佳；Kal ej i 等[ 4 1利用浸渍一提拉法制备了 n掺杂Ti 02 ( a ．Co