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同时可控的掺杂位点和W-N共掺杂TiO 2光催化剂的活性
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2016-03-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.6b00104
Heechae Choi 1 , Dongbin Shin 2 , Byung Chul Yeo 1 , Taeseup Song 3 , Sang Soo Han 1, 4 , Noejung Park 2 , Seungchul Kim 1, 4
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2016-03-25 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.6b00104
Heechae Choi 1 , Dongbin Shin 2 , Byung Chul Yeo 1 , Taeseup Song 3 , Sang Soo Han 1, 4 , Noejung Park 2 , Seungchul Kim 1, 4
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钨-氮(W-N)共掺杂可通过利用可见光增强锐钛矿型TiO 2纳米颗粒的光催化活性。但是,掺杂效果在很大程度上取决于煅烧或退火条件,因此,大量生产质量控制的光催化剂仍然是一个挑战。使用密度泛函理论(DFT)热力学和时变DFT计算(TDDFT),我们研究了锐钛矿型TiO 2中N掺杂和W–N共掺杂的原子结构,以及热处理条件的影响。我们发现W和N掺杂剂主要构成两个复杂的结构:在三电荷态((V Ti -N i)3–),同时用W和Ti替换最近的O,用N((W Ti -N O)+)同时替换最近的O。后一种情况会在导带最小值(CBM)和价带最大值(VBM)附近产生高度局部的浅能隙水平,而(V Ti -N i)3–缺陷复合物会产生较深的能级(高于VBM 1.9 eV) )。电子结构表明(W Ti -N O)+通过带隙变窄提高了锐钛矿的光催化活性,而(V Ti -N i)3–间隙内状态辅助的电子-空穴复合降低了活性,这解释了实验观察到的与深能级相关的光子吸收。通过TDDFT的实时传播,我们证明(V Ti -N i)3–的存在在比TiO的平带寿命短得多的时间内将激发的电子从导带吸引到局部带隙状态2。根据这些结果,我们建议在富氮和贫O条件下进行煅烧可消除(V Ti -N i)3–引起的深能级状态,并改善光催化作用。
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更新日期:2016-03-25

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