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石墨烯/BiOI纳米复合物电子结构和光学性质的第一性原理模拟计算

王逸飞 李晓薇

石墨烯/BiOI纳米复合物电子结构和光学性质的第一性原理模拟计算

王逸飞, 李晓薇
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  • 光催化材料在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有广泛的应用前景,本文通过构建BiOI纳米薄膜并将其与石墨烯复合起来,得到具有较高的比表面积和良好的光催化活性的纳米复合物光催化材料.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法分别计算了单层和双层BiOI纳米片及其与石墨烯复合结构的电子结构和光学性质,并考虑了BiOI中的Bi,O,I三种空位缺陷对电子结构和光学特性的影响.计算结果表明,由于BiOI和石墨烯之间的相互作用,在石墨烯和BiOI界面处自发发生电荷转移,形成电子-空穴对,且石墨烯衬底可有效提高BiOI对可见光的光吸收,提高其光催化活性.对空位缺陷的计算表明,Bi空位缺陷可促进石墨烯和BiOI之间的电荷转移,形成更多的层间电子-空穴对;相反,O和I空位缺陷则抑制层间电荷转移,减少电子-空穴对的生成.
      通信作者: 李晓薇, lixiaowei@cugb.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11404294)、中央高校基本科研业务费(批准号:2652017333)和中国地质大学(北京)大学生创新性实验计划(批准号:2016AB024)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-12
  • 修回日期:  2018-02-28
  • 刊出日期:  2018-06-05

石墨烯/BiOI纳米复合物电子结构和光学性质的第一性原理模拟计算

  • 1. 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院, 非金属矿物和固废资源材料化利用北京市重点实验室, 矿物材料国家专业实验室, 北京 100083
  • 通信作者: 李晓薇, lixiaowei@cugb.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11404294)、中央高校基本科研业务费(批准号:2652017333)和中国地质大学(北京)大学生创新性实验计划(批准号:2016AB024)资助的课题.

摘要: 光催化材料在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有广泛的应用前景,本文通过构建BiOI纳米薄膜并将其与石墨烯复合起来,得到具有较高的比表面积和良好的光催化活性的纳米复合物光催化材料.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法分别计算了单层和双层BiOI纳米片及其与石墨烯复合结构的电子结构和光学性质,并考虑了BiOI中的Bi,O,I三种空位缺陷对电子结构和光学特性的影响.计算结果表明,由于BiOI和石墨烯之间的相互作用,在石墨烯和BiOI界面处自发发生电荷转移,形成电子-空穴对,且石墨烯衬底可有效提高BiOI对可见光的光吸收,提高其光催化活性.对空位缺陷的计算表明,Bi空位缺陷可促进石墨烯和BiOI之间的电荷转移,形成更多的层间电子-空穴对;相反,O和I空位缺陷则抑制层间电荷转移,减少电子-空穴对的生成.

English Abstract

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