国家自然科学基金(2077301320803014)
- 作品数：4 被引量：18H指数：2
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- 相关机构：广东工业大学吉林大学更多>>
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- 相关领域：电子电信化学工程更多>>
- Ni-N共掺杂锐钛矿型TiO_2的第一性原理被引量：2
- 2010年
- 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TiO_2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TiO_2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TiO_2的晶格参数和晶体结构的影响不大,从能带结构和态密度看,Ni掺杂后TiO_2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TiO_2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TiO_2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TiO_2,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TiO_2和N掺杂TiO_2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TiO_2光催化材料进行了比较,得出Ni掺杂和Ni-N共掺杂可以使TiO_2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TiO_2在可见光区的活性比纯TiO_2高1倍的实验事实相符。
- 魏志钢徐艳阳潘湛昌陈世荣文梦葵钟雪春
- 关键词：第一性原理
- Ce-N共掺杂锐钛矿型二氧化钛的理论研究被引量：8
- 2011年
- [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。
- 魏志钢陈世荣文梦葵潘湛昌钟雪春徐艳阳
- 关键词：密度泛函理论电子结构
- (Ni-P)-TiO_2复合化学镀层的制备被引量：2
- 2011年
- 将TiO2颗粒引入Ni-P合金镀液,采用化学镀的方法在黄铜上制备了(Ni-P)-TiO2复合镀层。利用扫描电镜、X-射线能谱仪、X-射线衍射仪和比表面积测试等检测手段,对(Ni-P)-TiO2复合镀层的形貌、化学组成、相结构以及其比表面积进行了分析。研究结果表明:(Ni-P)-TiO2镀层表面为均匀分布绒丝状复合物;TiO2的加入使镀层的粗糙度增加,具有更大的比表面积;复合镀层中TiO2的质量分数可通过镀液中TiO2的加入量来调节,TiO2的加入会造成复合镀层中的P含量下降,但不改变镀层的晶态结构;当镀液中ρ(TiO2)为3～5 g/L时可制备w(TiO2)大于20%的复合镀层。
- 曾海霞魏志钢胡光辉唐锋潘湛昌罗观和徐波
- 关键词：复合化学镀TIO2
- Ce掺杂锐钛矿型TiO2密度的泛函理论应用被引量：6
- 2010年
- 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,模拟计算了纯的TiO2和Ce掺杂锐钛矿TiO2的能带结构、态密度及光学性质,分析了Ce掺杂对锐钛矿TiO2的晶体结构、能隙、态密度和光吸收系数的影响.结果表明:Ce掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Ce的4 f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收带红移,可见光区具有较大的光吸收系数,从而有助于提高TiO2的光催化活性,理论与实验基本吻合.
- 文梦葵陈世荣魏志钢徐艳阳潘湛昌
- 关键词：CE掺杂电子结构光学性质
