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过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

苏巧智 韩清珍 高锦花 温浩 江兆潭

过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

苏巧智, 韩清珍, 高锦花, 温浩, 江兆潭
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  • 采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.
      通信作者: 韩清珍, qzhan@ipe.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11504374,11274040)和中国科学院介尺度研究中心创新基金(批准号:COM2015A001)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-08
  • 修回日期:  2016-12-14
  • 刊出日期:  2017-03-20

过渡金属掺杂锐钛矿TiO2(101)表面的改性

  • 1. 北京理工大学物理学院, 北京 100081;
  • 2. 中国科学院过程工程研究所, 多相复杂系统国家重点实验室, 北京 100190
  • 通信作者: 韩清珍, qzhan@ipe.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11504374,11274040)和中国科学院介尺度研究中心创新基金(批准号:COM2015A001)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.

English Abstract

参考文献 (36)

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