计算机与应用化学
計算機與應用化學
계산궤여응용화학
COMPUTERS AND APPLIED CHEMISTRY
2010年
9期
1161-1165
,共5页
魏志钢%徐艳阳%潘湛昌%陈世荣%文梦葵%钟雪春
魏誌鋼%徐豔暘%潘湛昌%陳世榮%文夢葵%鐘雪春
위지강%서염양%반담창%진세영%문몽규%종설춘
第一性原理%锐钛矿型TiO2%Ni-N共掺杂
第一性原理%銳鈦礦型TiO2%Ni-N共摻雜
제일성원리%예태광형TiO2%Ni-N공참잡
采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PWPP)方法,对Ni-N共掺杂前后锐钛矿型TiO2的超晶胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂体系的晶格参数.讨论了Ni掺杂、N掺杂、Ni-N共掺杂对锐钛矿型TiO2的晶体结构、能带结构、态密度等的影响.结果表明:Ni-N共掺杂对锐钛矿型TiO2的晶格参数和晶体结构的影响不人,从能带结构和态密度看,Ni掺杂后TiO2价带和导带之间出现了主要由O-2p和Ni-3d共同作用而产生的杂质能级,N的掺入使得TiO2导带下移.Ni、N的共同作用导致禁带宽度变窄,吸收带红移,拓宽了光响应范围.这些计算结果很好地解释了Ni-N共掺杂锐钛矿型TiO2在可见光下具有良好的光催化性能的内在原因.本文从理论上对纯TiO2,以及Ni掺杂、N掺杂、Ni-N共掺杂进行了较系统的研究,其中纯TiO2和N掺杂TiO2的结果与前人的一致;Ni掺杂和Ni-N共掺杂是这个系列的新内容.从理论上对这个系列的TiO2光催化材料进行了比较,得出Ni掺杂和Ni-N共掺杂可以使TiO2的禁带宽度变窄,有助于光催化活性提高这一结论,与我们的紫外可见吸收实验结果一致,与前人实验中发现Ni-N共掺杂TiO2在可见光区的活性比纯TiO2高1倍的实验事实相符.
採用基于密度汎函理論(DFT)的平麵波超軟贗勢(PWPP)方法,對Ni-N共摻雜前後銳鈦礦型TiO2的超晶胞體繫進行瞭幾何結構優化,從理論上給齣瞭摻雜體繫的晶格參數.討論瞭Ni摻雜、N摻雜、Ni-N共摻雜對銳鈦礦型TiO2的晶體結構、能帶結構、態密度等的影響.結果錶明:Ni-N共摻雜對銳鈦礦型TiO2的晶格參數和晶體結構的影響不人,從能帶結構和態密度看,Ni摻雜後TiO2價帶和導帶之間齣現瞭主要由O-2p和Ni-3d共同作用而產生的雜質能級,N的摻入使得TiO2導帶下移.Ni、N的共同作用導緻禁帶寬度變窄,吸收帶紅移,拓寬瞭光響應範圍.這些計算結果很好地解釋瞭Ni-N共摻雜銳鈦礦型TiO2在可見光下具有良好的光催化性能的內在原因.本文從理論上對純TiO2,以及Ni摻雜、N摻雜、Ni-N共摻雜進行瞭較繫統的研究,其中純TiO2和N摻雜TiO2的結果與前人的一緻;Ni摻雜和Ni-N共摻雜是這箇繫列的新內容.從理論上對這箇繫列的TiO2光催化材料進行瞭比較,得齣Ni摻雜和Ni-N共摻雜可以使TiO2的禁帶寬度變窄,有助于光催化活性提高這一結論,與我們的紫外可見吸收實驗結果一緻,與前人實驗中髮現Ni-N共摻雜TiO2在可見光區的活性比純TiO2高1倍的實驗事實相符.
채용기우밀도범함이론(DFT)적평면파초연안세(PWPP)방법,대Ni-N공참잡전후예태광형TiO2적초정포체계진행료궤하결구우화,종이론상급출료참잡체계적정격삼수.토론료Ni참잡、N참잡、Ni-N공참잡대예태광형TiO2적정체결구、능대결구、태밀도등적영향.결과표명:Ni-N공참잡대예태광형TiO2적정격삼수화정체결구적영향불인,종능대결구화태밀도간,Ni참잡후TiO2개대화도대지간출현료주요유O-2p화Ni-3d공동작용이산생적잡질능급,N적참입사득TiO2도대하이.Ni、N적공동작용도치금대관도변착,흡수대홍이,탁관료광향응범위.저사계산결과흔호지해석료Ni-N공참잡예태광형TiO2재가견광하구유량호적광최화성능적내재원인.본문종이론상대순TiO2,이급Ni참잡、N참잡、Ni-N공참잡진행료교계통적연구,기중순TiO2화N참잡TiO2적결과여전인적일치;Ni참잡화Ni-N공참잡시저개계렬적신내용.종이론상대저개계렬적TiO2광최화재료진행료비교,득출Ni참잡화Ni-N공참잡가이사TiO2적금대관도변착,유조우광최화활성제고저일결론,여아문적자외가견흡수실험결과일치,여전인실험중발현Ni-N공참잡TiO2재가견광구적활성비순TiO2고1배적실험사실상부.
