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稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

李聪 郑友进 付斯年 姜宏伟 王丹

稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

李聪, 郑友进, 付斯年, 姜宏伟, 王丹
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-25
  • 修回日期:  2015-11-01
  • 刊出日期:  2016-02-05

稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

  • 1. 牡丹江师范学院理学院物理系, 黑龙江省超硬材料重点实验室, 牡丹江 157011
  • 通信作者: 郑友进, zyjmsy@163.com
    基金项目: 

    黑龙江省自然科学基金(批准号: E201341)、牡丹江师范学院青年一般项目(批准号: QY201315)和黑龙江省教育厅科学技术项目(批准号: 12521577)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论下的平面波赝势方法, 建立了未掺杂锐钛矿TiO2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO2模型. 几何优化后, 通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性; 通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态, 并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证; 讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响. 结果表明: La/Pr掺杂的锐钛矿TiO2具有亚铁磁性, Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性, Ce掺杂锐钛矿为顺磁体; Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小, 吸收光谱红移不明显, 而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数, Pr掺杂能使锐钛矿TiO2在红外光区出现吸收峰.

English Abstract

参考文献 (33)

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