物理化学学报
物理化學學報
물이화학학보
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA
2010年
5期
1401-1407
,共7页
V掺杂%锐钛矿相TiO2%能带结构%吸收光谱
V摻雜%銳鈦礦相TiO2%能帶結構%吸收光譜
V참잡%예태광상TiO2%능대결구%흡수광보
V-doping%Anatase TiO2%Energy band structure%Absorption spectrum
使用V2O5和乙醇作为V掺杂TiO2的滴加液,运用溶胶.凝胶方法制备了不同浓度的V掺杂锐钛矿相TiO2的薄膜样品.对这些样品进行了紫外-可见透射光谱实验,发现V掺杂锐钛矿相TiO2的光谱响应范围向可见光区域移动,掺杂浓度为1.0%(摩尔分数)时红移效果最明显.此外,运用第一性原理,对V掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行了研究,并运用能带结构理论对实验现象进行了解释.研究中发现:在V掺杂锐钛矿相TiO2后,随着V浓度的增加,TiO2的禁带宽度逐渐减小,光谱响应范围扩大,能提高它的可见光响应;但是由于掺杂后价带与导带比较接近,容易形成新的空穴-电子复合中心,以及导带区域V3d轨道上电子与Ti 3d轨道上的电子强关联作用也会降低电子的还原性,所以V浓度的增加会使TiO2的光催化性能降低.理论上计算出在V掺杂浓度为6.25%(摩尔分数)时,TiO2的光吸收边红移最大,与实验得到的变化趋势相吻合.
使用V2O5和乙醇作為V摻雜TiO2的滴加液,運用溶膠.凝膠方法製備瞭不同濃度的V摻雜銳鈦礦相TiO2的薄膜樣品.對這些樣品進行瞭紫外-可見透射光譜實驗,髮現V摻雜銳鈦礦相TiO2的光譜響應範圍嚮可見光區域移動,摻雜濃度為1.0%(摩爾分數)時紅移效果最明顯.此外,運用第一性原理,對V摻雜銳鈦礦相TiO2的電子結構進行瞭研究,併運用能帶結構理論對實驗現象進行瞭解釋.研究中髮現:在V摻雜銳鈦礦相TiO2後,隨著V濃度的增加,TiO2的禁帶寬度逐漸減小,光譜響應範圍擴大,能提高它的可見光響應;但是由于摻雜後價帶與導帶比較接近,容易形成新的空穴-電子複閤中心,以及導帶區域V3d軌道上電子與Ti 3d軌道上的電子彊關聯作用也會降低電子的還原性,所以V濃度的增加會使TiO2的光催化性能降低.理論上計算齣在V摻雜濃度為6.25%(摩爾分數)時,TiO2的光吸收邊紅移最大,與實驗得到的變化趨勢相吻閤.
사용V2O5화을순작위V참잡TiO2적적가액,운용용효.응효방법제비료불동농도적V참잡예태광상TiO2적박막양품.대저사양품진행료자외-가견투사광보실험,발현V참잡예태광상TiO2적광보향응범위향가견광구역이동,참잡농도위1.0%(마이분수)시홍이효과최명현.차외,운용제일성원리,대V참잡예태광상TiO2적전자결구진행료연구,병운용능대결구이론대실험현상진행료해석.연구중발현:재V참잡예태광상TiO2후,수착V농도적증가,TiO2적금대관도축점감소,광보향응범위확대,능제고타적가견광향응;단시유우참잡후개대여도대비교접근,용역형성신적공혈-전자복합중심,이급도대구역V3d궤도상전자여Ti 3d궤도상적전자강관련작용야회강저전자적환원성,소이V농도적증가회사TiO2적광최화성능강저.이론상계산출재V참잡농도위6.25%(마이분수)시,TiO2적광흡수변홍이최대,여실험득도적변화추세상문합.
