共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究

章正杰; 孟大维; 吴秀玲; 何开华; 樊孝玉; 刘卫平; 黄利武; 郑建平

doi:10.7498/aps.60.037802

摘要

本文对大别山双河、碧溪岭地区硬玉石英岩中的金红石进行了Fourier变换红外光谱(FTIR)分析, 结果显示所有金红石颗粒分别在3280 cm-1和3295 cm-1 出现强的吸收峰. 基于前人提出H在金红石结构中以孔道中心(CC)和八面体共边(BOE)方式存在的两种模型, 本文采用第一性原理计算方法研究了掺杂(Al, H)和(Fe, H)时金红石相TiO2的晶体结构和电子结构. 根据O—H键的振动频率和O—H…O键中O—O之间距离的经验关

关键词:

Abstract

Rutile from Shuanghe and Bixiling area in the Dabie Orogen were investigated by Micro- Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results show that all the grains exhibit a sharp band near 3280 cm-1 or 3295 cm-1. Two structures have been suggested about the position of H in rutile, namely the chanel center (CC) and basal octahedron edge (BOE) models. The lattice structure and electronic band structure of Al—H and Fe—H codoped rutile TiO2 has been calculated by first-principles method. According to O—H bond vibration frequency of FTIR and O—H…O bond distance between O—O of computational results, we deduce that modified channel center (MCC) model is more reasonable. The calculation results indicate that the t2g state of Fe overlaps with the O 2p state, which will narrow the band gap and lead to red shift in optical absorption spectra.

Keywords:

作者及机构信息

(1)中国地质大学材料科学与化学工程学院,教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心,武汉 430074; (2)中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉 430074; (3)中国地质大学数学与物理学院,武汉 430074

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 40872039, 90714002和40572114)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20060491504)资助的课题.

Authors and contacts

(1)Faculty of Materials Science and Chemical Engineering, Engineering Research Center of Nano-Geomaterials of Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; (2)Faculty of Maths and Physics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; (3)State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

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