Si,Ge,Zr和Sn掺杂SrTiO_3的电子结构和光催化性能第一性原理研究

作者：熊明姚; 孔维静; 胡斌; 杨淑敏^*

来源：原子与分子物理学报, 2024, 41(04): 179-185.

DOI：10.19855/j.1000-0364.2024.046006

• 掺杂
• SrTiO_3
• 电子结构
• 光催化性能

使用QUANTUM ESPRESSO(QE)软件包实现的密度泛函理论研究了Si, Ge, Zr和Sn掺杂SrTiO3的结构，电子结构和光催化性能.使用广义梯度近似(GGA)获得SrTiO3的晶格常数与先前的实验数据非常一致.同时，获得了SrTi0.875X0.125O3(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂体系的晶格常数. SrTiO3和SrTi0.875X0.125O3(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂的带隙值分别1.853 eV、1.849 eV、1.916 eV、1.895 eV和1.925 eV.在研究五种SrTiO3体系的光催化性能时，采用剪刀算符对五种SrTiO3体系的带隙值进行修正.计算本征SrTiO3和SrTi0.875X0.125O3(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂体系的导带带边的还原电势(ECB)分别是-0.782 eV、-0.736 eV、-0.776 eV、-0.800 eV和-0.791 eV.计算得到五种SrTiO3体系对应的的价带带边的氧化电势(EVB)分别为：2.418 eV、2.460 eV、2.487 eV、2.442 eV和2.481 eV.从氧化还原性质方面来看，SrTi0.875X0.125O3(X=Zr, Sn)两种掺杂体系相对于本征SrTiO3的氧化还原性提高，SrTi0.875Si0.125O3的相对于本征SrTiO3还原性降低，五种SrTiO3体系的带边相对位置能够满足H2O分裂产生H2和O2的过程.

• 单位
  喀什大学