第一性原理研究Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性质的影响

作者：张海峰; 王彬; 程彩萍; 伊思静

来源：人工晶体学报, 2021, 50(11): 2027-2035.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20211101.018

• ZnO
• Ag掺杂
• 缺陷共存
• 第一性原理
• 光催化性质
• 光电性质

运用第一性原理研究了Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光电性质的影响。计算结果表明富O条件有利于Ag的掺杂,贫O条件不利于Ag的掺杂。Ag掺杂浓度较低时有利于模型的稳定,其在富O或贫O条件下都以AgZn为主要掺杂方式。当Ag掺杂浓度较高时,富O条件下以AgZn-AgZn为主要掺杂方式,贫O条件下AgZn-Agi是较为有利的掺杂方式。富O条件下Ag掺杂较难引入VZn和Oi共存缺陷。贫O条件下优先出现的模型为VO,VO在一定程度上会促进Ag的掺杂。Ag掺杂降低了ZnO的带隙宽度,掺杂浓度越大模型带隙宽度越窄。VZn、VO和Oi缺陷共存不同程度地增加了Ag掺杂模型的带隙宽度。Ag掺杂及VZn和Oi缺陷共存均使ZnO吸收边红移至可见光区,扩展了ZnO对太阳光的吸收范围,而AgZn-VO在可见光范围内依然是透明。在低能区紫外-可见光范围内,AgZn-AgZn表现出更高的光吸收率,但是相应形成能也高于AgZn。VZn的引入提高了AgZn-VZn和AgZn-AgZn-VZn对低能区紫外-可见光的吸收,VO的引入有利于ZnO表面吸附更多的O2进而产生更多的H2O2和·HO强氧化性物质,即VZn和VO缺陷共存都有利于ZnO光催化性能的提高。

• 单位
  山西农业大学