V-N共掺纤锌矿ZnO光催化性质的第一性原理研究

桂青凤; 崔磊; 潘靖; 胡经国

doi:10.7498/aps.62.087103

摘要

基于第一性原理的密度泛函理论对V, N单掺杂和V-N共掺杂ZnO的电子结构和光学性质进行了对比研究. 结果表明:三种掺杂均在可见光区域出现光吸收增强的现象, 其中V-N共掺最为明显; 结合能的计算发现V-N共掺的ZnO体系相对V, N单掺而言结构更稳定, 因此V-N共掺的ZnO是一种稳定而有效的光催化剂. 进一步研究表明, 阴-阳离子共掺的形式可以很好地应用于光电化学领域, 并可以制备出高性能稳定的短波光电材料.

关键词:

Abstract

Based on density functional theory of first-principle theory, we systematically investigate the electronic structure and optical property of V-, N- monodoping and V-N codopiong and compare with pure ZnO. The results show that the absorption in the visible light region is enhanced for the doped system, especially for V-N codoped ZnO. The calculated biding energy indicates that the V-N codoping is the most stable system, thus, V-N codoped ZnO is considered as an ideal photocatalyst. Moreover, the method of anion-cation codoping could be better used in photoelectrochemistry and also in the preparation of stable and high performance short wavelength photoelectron devices.

Keywords:

作者及机构信息

1.
扬州大学物理与科学学院, 扬州 225002;

2.
宿迁学院, 宿迁 223800

基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:11104239, 11104240)、江苏省高校自然科学研究基金(批准号:12KJB140011)和江苏省研究生科研创新计划(批准号:CXLX12_0906)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Physics Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225002, China;

2.
Suqian College, Suqian 223800, China

Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11104239, 11104240), the Natural Science Foundation of the Higher Education Institutions of Jiangsu Province, China (Grant No. 12KJB140011), and the Creative Research Project of the Graduate Student of Jiangsu Province, China (Grant No. CXLX12_0906).

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