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题名Ce-N共掺杂锐钛矿型二氧化钛的理论研究
被引量：8
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作者
魏志钢
陈世荣
文梦葵
潘湛昌
钟雪春
徐艳阳
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机构
广东工业大学轻工化工学院
吉林大学理论化学研究所
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出处
《计算机与应用化学》
CAS
CSCD
北大核心
2011年第4期469-472,共4页
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基金
国家自然科学基金(20773013:20803014)
广东省科技计划项(2008B010600048)
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文摘
[目的]研究Ce-N共掺杂对锐钛矿TiO_2晶体可见光区催化活性的影响。[方法]采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,研究掺杂对锐钛矿TiO_2晶体的晶体结构、能带、态密度的改变,推断Ce-N共掺杂对锐钛矿TiO_2晶体可见光区催化活性的影响。[结果]Ce-N共掺杂TiO_2后,晶体的对称性和点群没有改变。通过对比纯TiO_2,N掺杂TiO_2,Ce掺杂TiO_2和Ce-N共掺杂TiO_2的能带和态密度可以得出:纯TiO_2的能隙较宽,价带顶主要为O-2p轨道的贡献,导带底主要为Ti-3d轨道的贡献;N掺杂后,由于N-2p轨道的作用会使导带底向低能端移动,价带顶向高能端移动;Ce掺杂后,由于Ce-4f轨道进入导带,会使导带底向低能端移动;Ce-N共掺杂后,由于N和Ce的共同作用,使导带底向低能端移动,价带顶向高能端移动,同时Ce-4f轨道进入导带底,从而使禁带宽度进一步变小,会拓展该晶体的可见光响应范围。这一结果与我们在实验中获得的紫外-可见光谱相一致。[结论]通过我们的计算和实验,说明Ce-N共掺杂可以改善和提高TiO_2在可见光区的活性,这种材料具有很好的应用前景,值得做进一步的实验研究。
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关键词
ce-n共掺杂二氧化钛
密度泛函理论
电子结构
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Keywords
ce-n codoped anatase TiO_2
DFT
electronic structure
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分类号
TN304.02
[电子电信—物理电子学]
TQ015.9
[化学工程]
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