C掺杂锐钛矿TiO_2的第一性原理研究

作者：史卫梅; 陈其凤; 徐耀; 吴东; 霍春芳

来源：计算机与应用化学, 2011, (03): 270-274.

DOI：10.16866/j.com.app.chem2011.03.004

• 半导体
• TiO_2
• C掺杂
• 第一性原理 semiconductor
• C-doping
• first-principles

基于第一性原理的平面波超软赝势方法,本文研究了C分别代替Ti和O原子位置掺杂的锐钛矿TiO_2的晶体结构,电子结构以及光学性质。结果表明,C在掺杂体系中的存在状态与掺杂位置密切相关;掺杂后引起晶格参数,键长等变化,导致晶体中结构单元偶极矩增大,从而可以改善光催化性能。C掺入后由于C 2p态与O 2p和Ti 3d态发生杂化,引起态密度分布发生变化,禁带宽度减小,且代替TiO_2中O位置掺杂时,出现杂质能级。光学性质的计算结果与电子结构一致,2种掺杂模型的光吸收带边均发生红移。这些结果较好地解释了C掺杂TiO_2具有优良光催化活性的原因。此外,研究比较了C原子在不同掺杂位置对锐钛矿TiO_2电子结...

• 单位
  中国科学院; 煤转化国家重点实验室; 中国科学院研究生院; 中国科学院山西煤炭化学研究所; 中国科学院化学研究所