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锐钛矿型 TiO2 中掺杂剂电子和光学性质的杂化功能研究
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2023-10-31 , DOI: 10.1021/acsomega.3c04329
W A Chapa Pamodani Wanniarachchi 1, 2 , Thevakaran Arunasalam 1 , Punniamoorthy Ravirajan 1 , Dhayalan Velauthapillai 2 , Ponniah Vajeeston 3
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2023-10-31 , DOI: 10.1021/acsomega.3c04329
W A Chapa Pamodani Wanniarachchi 1, 2 , Thevakaran Arunasalam 1 , Punniamoorthy Ravirajan 1 , Dhayalan Velauthapillai 2 , Ponniah Vajeeston 3
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TiO 2因其化学稳定性好、成本低、无毒、氧化能力强而被称为金色多相光催化剂。然而,锐钛矿型TiO 2主要吸收紫外区(λ < 387.5 nm)的光子能量;因此,为了提高太阳光的利用率,采用了在纯TiO 2中掺杂金属和非金属的方法。在这里,我们将 Zr、Si、V、W、Ge、Cr、Sn、Mo 和 Pb 的掺杂剂掺入 TiO 2晶格中,并使用维也纳从头算法研究光电特性,包括形成能和电子电荷分布。来自 Heyd、Scuseria 和 Erhzerhof (HSE06) 混合功能的仿真包 (VASP)。我们观察到 V、Mo 和 Cr 掺杂系统在带隙内引入了浅杂质态,这些态通过提高光催化效率来影响吸收光谱向可见光的转变。W掺杂的锐钛矿型TiO 2结构使纯锐钛矿型TiO 2的带隙降低了0.7eV。值得注意的是,这种减少在带边缘之间没有引入任何杂质态的情况下发生。此外,太阳光谱的吸收边从 3.5 eV 向较低光子能量移动至 3.1 eV。从Bader电荷分析中,我们观察到电荷转移主要发生在掺杂剂上,电荷积累发生在附近的氧原子周围。由于自旋向上和自旋向下状态的电荷不平衡,在 V、Cr、Mo 和 W 掺杂锐钛矿 TiO 2结构中观察到铁磁性。
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更新日期:2023-10-31

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