V掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收特性.pdf

理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) May A cta Phys. Chim. Sin., 2010, 26(5) ：1401-1407 1401 [Article] V 掺杂锐钛矿相TiO2 的光吸收特性 凌 唐超群 黄宗斌 (华中科技大学 理学院, 武汉 430074) 摘要： 使用V O 和乙醇作为V 掺杂TiO 的滴加液, 运用溶胶凝胶方法制备了不同浓度的V 掺杂锐钛矿相 2 5 2 TiO2 的薄膜样品. 对这些样品进行了紫外可见透射光谱实验, 发现V 掺杂锐钛矿相TiO2 的光谱响应范围向可 见光区域移动, 掺杂浓度为1.0%(摩尔分数)时红移效果最明显. 此外, 运用第一性原理, 对V 掺杂锐钛矿相TiO2 的电子结构进行了研究, 运用能带结构理论对实验现象进行了解释. 研究中发现: 在V 掺杂锐钛矿相TiO2 后, 随着V 浓度的增加, TiO2 的禁带宽度逐渐减小, 光谱响应范围扩大, 能提高它的可见光响应; 但是由于掺杂后价 带与导带比较接近, 容易形成新的空穴 电子复合中心, 以及导带区域V 3d 轨道上电子与Ti 3d 轨道上的电子强 关联作用也会降低电子的还原性, 所以V 浓度的增加会使TiO2 的光催化性能降低. 理论上计算出在V 掺杂浓 度为6.25%(摩尔分数)时, TiO2 的光吸收边红移最大, 与实验得到的变化趋势相吻合. 关键词： V 掺杂; 锐钛矿相TiO ; 能带结构; 吸收光谱 2 中图分类号： O644; O641; O643 Light Absorption Properties of V Doped Anatase TiO2 XU Ling TANG Chao Qun HUANG Zong Bin (School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 4300 74, P. R. China) Abstract ： Vanadium doped anatase TiO was prepared by a sol gel method while V O and ethanol were used as 2 2 5 vanadium precursors. UV Vis transmissivity spectra revealed that the spectral response of the V doped TiO2 shifted to