Bi-N共掺杂对锐钛矿相TiO2电子结构与光学性质的影响
来源期刊：功能材料2013年第22期
论文作者：周诗文 彭平 唐元洪
文章页码：3309 - 3314
关键词：共掺杂;电子结构;第一性原理;
摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Bi-N共掺杂前后锐钛矿相TiO2的晶格参数、电子结构、电荷布居、光吸收系数及其带边位置。结果表明,Bi-N共掺杂导致TiO2晶格发生畸变,八面体内的偶极矩较Bi/N单掺杂均略有增加,因而可更有效地分离光生电子-空穴对;同时共掺杂引起价带宽化,带边位置发生明显变化,提高了载流子的迁移率和TiO2的氧化还原能力;Bi-N共掺杂后价带顶和导带底附近形成了浅的杂质能级,增强了TiO2对可见光的响应范围。因此,Bi-N共掺杂TiO2有效提高了TiO2的光催化能力和太阳光的利用率。
周诗文1,2,3，彭平1，唐元洪1
1. 湖南大学材料科学与工程学院2. 海南大学材料与化工学院3. 硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室
摘 要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Bi-N共掺杂前后锐钛矿相TiO2的晶格参数、电子结构、电荷布居、光吸收系数及其带边位置。结果表明,Bi-N共掺杂导致TiO2晶格发生畸变,八面体内的偶极矩较Bi/N单掺杂均略有增加,因而可更有效地分离光生电子-空穴对;同时共掺杂引起价带宽化,带边位置发生明显变化,提高了载流子的迁移率和TiO2的氧化还原能力;Bi-N共掺杂后价带顶和导带底附近形成了浅的杂质能级,增强了TiO2对可见光的响应范围。因此,Bi-N共掺杂TiO2有效提高了TiO2的光催化能力和太阳光的利用率。
关键词：共掺杂;电子结构;第一性原理;
