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I掺杂金红石TiO2(110)面的第一性原理研究

王涛 陈建峰 乐园

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I掺杂金红石TiO2(110)面的第一性原理研究

王涛, 陈建峰, 乐园

First-principles investigation of iodine doped rutile TiO2(110) surface

Wang Tao, Chen Jian-Feng, Le Yuan
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  • 利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了I掺杂金红石TiO2(110)表面的形成能和电子结构,分析了不同掺杂位置的结构对TiO2光催化性能的影响. 计算表明,氧化环境下I最容易替代掺杂表面五配位的Ti,而还原环境下最容易替代掺杂表面的桥位氧. I替位Ti或I替位O都能降低禁带宽度,可能使TiO2吸收带出现红移现象或产生在可见光区的吸收,其中I替位桥位氧的禁带宽度最小. 吸收光谱表明,I掺杂不仅能提高TiO2可见光响应,同时可增加紫外光的吸收能量,提高其可见光及紫外光下的光催化性能.
    The formation energy and electronic structure of iodine (I)-doped rutile TiO2(110) surface are investigated using the first-principles method based on the density functional theory. The results indicate that I prefers to replace the five-coordinated Ti in the oxidation environment and the bridging O could be replaced by I preferentially in the reducing environment. Whether I replaces O or Ti can reduce the band gap and cause the red shift of the absorption band edge or produce the absorption in the visible light. The band gap narrows most obviously when I replaces the bridging O. The absorption spectrum shows that I doping could not only improve its visible light response but also enhance its absorption peak of UV-light, leading to the improvement in photocatalytic performance under visible and UV light.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA030307)和北京化工大学“化工网络项目”资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2012AA030307) and the Chemical Grid Program of Beijing University of Chemical Technology, China.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-08
  • 修回日期:  2014-06-17
  • 刊出日期:  2014-10-05

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