過(guò)渡金屬摻雜TiO-,2-的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性研究.pdf

1、TiO2納米薄膜因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是作為光催化氧化劑，具有很高的氧化還原活性，在環(huán)境污染治理中有著廣泛的應(yīng)用前景，引起人們很大的興趣。本課題從理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)TiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究：1.)利用基于密度泛函理論的贗勢(shì)方法對(duì)金紅石、銳鈦礦和板鈦礦TiO2進(jìn)行模擬，在此基礎(chǔ)上對(duì)三種晶型TiO2的幾何、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。對(duì)于金紅石和銳鈦礦TiO2，計(jì)算得到的帶結(jié)構(gòu)、平衡晶格常數(shù)等與報(bào)導(dǎo)的研究結(jié)果符

2、合的很好。文中亦給出了板鈦礦基態(tài)特性的結(jié)果。對(duì)三種晶型TiO2的光學(xué)特性也進(jìn)行了計(jì)算，并與可獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，三種晶型的光學(xué)特性差異不大。通過(guò)模擬計(jì)算，給出了一些有用的參數(shù)，如：晶體幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，介電常數(shù)等。2.)為改善TiO2的光譜響應(yīng)范圍，過(guò)渡金屬離子摻雜對(duì)TiO2活性的影響受到關(guān)注。本文運(yùn)用基于從頭計(jì)算原理的F-LAPW和超原胞方法，計(jì)算了3d過(guò)渡金屬(V,Cr,Mn,Fe)摻雜TiO2的電子結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果表明，