稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

作者：李聪; 郑友进; 付斯年; 姜宏伟; **

来源：Acta Physica Sinica, 2016, 65(03): 264-271.

• 稀土掺杂锐钛矿TiO2
• 第一性原理
• 电子自旋
• 吸收光谱

采用密度泛函理论下的平面波赝势方法,建立了未掺杂锐钛矿TiO2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO2模型.几何优化后,通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性;通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态,并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证;讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响.结果表明:La/Pr掺杂的锐钛矿TiO2具有亚铁磁性,Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性,Ce掺杂锐钛矿为顺磁体;Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小,吸收光谱红移不明显,而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数,Pr掺杂能使锐钛矿TiO2在红外光区出现吸收峰.

• 单位
  牡丹江师范学院