過渡金屬元素?fù)诫s鈦酸鍶光催化材料的第一性原理研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)是應(yīng)對(duì)全球性能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益加重最有前景的技術(shù)之一。近30年來,人們對(duì)半導(dǎo)體光催化材料的研究和開發(fā)工作不斷升溫。與此同時(shí),第一性原理計(jì)算,特別是基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算同分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合,在材料設(shè)計(jì)、合成、模擬計(jì)算和諸多方面有著許多突破性進(jìn)展,已成為計(jì)算材料學(xué)的重要基礎(chǔ)和核心技術(shù)。
　　 本文采用第一性原理平面波贗勢(shì)方法計(jì)算了過渡金屬元素Mo、La、Ni摻雜SrTiO3光催化材料的電子性質(zhì),研究分

2、析了Mo、La或/和Ni摻雜對(duì)SrTiO3光催化材料電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響以及這些影響發(fā)生的根源,為摻雜改性SrTiO3光催化材料提供了理論指導(dǎo)。
　　 通過使用第一性原理平面波贗勢(shì)方法,分別計(jì)算各個(gè)摻雜模型的原子馳豫、雜質(zhì)形成能、電荷密度、能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度,得出:
　　 La摻雜SrTiO3光催化材料的雜質(zhì)形成能是-1.0 eV,La雜質(zhì)原子傾向于通過替換Sr原子而進(jìn)入SrTiO3的晶格。La摻雜后的禁帶寬度為3.3

3、 eV。Ni摻雜SrTiO3光催化材料的的雜質(zhì)形成能是8.3 eV,Ni原子傾向于替換Ti原子進(jìn)入SrTiO3晶格。摻雜Ni后的SrTiO3光催化材料的禁帶寬度分別為2.0 eV。La/Ni共摻雜SrTiO3光催化材料的雜質(zhì)形成能是5.7 eV。共摻雜后的禁帶寬度為2.1eV。La/Ni共摻雜SrTiO3光催化材料具有最高的光催化活性。
　　 Mo摻雜SrTiO3光催化材料的雜質(zhì)形成能是9.2 eV。Mo傾向于替換Ti原子進(jìn)入S