CAJ | 학술논문

从理论和实验两方面探讨稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性的影响.理论上采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,对稀土掺杂TiO2前后的几何结构、能带结构、态密度及电子结构进行了系统的研究.结果表明,Y,La,Gd,Lu,Ce,Eu,Yb和Tb掺杂有助于TiO2光催化活性的提高；而对于Pr,Nd,Pm,Sm,Dy,Ho,Er和Tm掺杂,由于在价带顶和导带底之间形成了较多的可能成为光生电子和空穴的复合中心的杂质能级,故此类稀土的掺杂浓度需要控制在较小的范围内.另一方面,采用溶胶-凝胶法制备了9种稀土金属(RE=Y,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb)掺杂的TiO2粉体,运用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱法(UV-Vis)分别表征其晶体结构和光学吸收性质.结果表明,掺杂前后的TiO2均为锐钛矿相,且Ho,Pr,Ce,Sm,Y,Yb和Gd掺杂使TiO2在可见光区的吸收有不同程度的提高.理论预测与实验结果基本一致,且理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致,从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律,指明了适量的稀土掺杂有利于TiO2光催化活性的提高.
종이론화실험량방면탐토희토금속참잡대예태광형TiO2광최화활성적영향.이론상채용기우밀도범함이론(DFT)적제일성원리,대희토참잡TiO2전후적궤하결구、능대결구、태밀도급전자결구진행료계통적연구.결과표명,Y,La,Gd,Lu,Ce,Eu,Yb화Tb참잡유조우TiO2광최화활성적제고；이대우Pr,Nd,Pm,Sm,Dy,Ho,Er화Tm참잡,유우재개대정화도대저지간형성료교다적가능성위광생전자화공혈적복합중심적잡질능급,고차류희토적참잡농도수요공제재교소적범위내.령일방면,채용용효-응효법제비료9충희토금속(RE=Y,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb)참잡적TiO2분체,운용X사선연사(XRD)화자외-가견광보법(UV-Vis)분별표정기정체결구화광학흡수성질.결과표명,참잡전후적TiO2균위예태광상,차Ho,Pr,Ce,Sm,Y,Yb화Gd참잡사TiO2재가견광구적흡수유불동정도적제고.이론예측여실험결과기본일치,차이론연구결과여주기표중희토원소외층전자궤도배포규률일치,종이게시료희토원소참잡적본질규률,지명료괄량적희토참잡유리우TiO2광최화활성적제고.