摻雜改性二氧化鈦光催化劑的第一性原理研究.pdf

1、北京化工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北

2、京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：方玉導(dǎo)師簽名：甜粹7，3N日期：壟絲：』!苧日期：邊釁丘乒一摘要摻雜改性二氧化鈦光催化劑的第一性原理研究摘要基于二氧化鈦(Ti02)的光催化材料具有光催化活性高、穩(wěn)定性好、對(duì)人體無(wú)毒、成本低等特點(diǎn)，在

3、光催化分解水、太陽(yáng)能電池和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，大的禁帶寬度(金紅石結(jié)構(gòu)：30eV，銳鈦礦結(jié)構(gòu)：32eV)導(dǎo)致純Ti02在光催化中對(duì)可見光的吸收利用率很低，而光生電子和空穴的復(fù)合也會(huì)一定程度上降低純Ti02的光催化效率。因此，通過摻雜來(lái)降低Ti02的能帶和防止Ti02中電子和空穴的復(fù)合已經(jīng)成為一種調(diào)控Ti02光催化性能的重要手段，逐漸引起人們的高度重視。本論文采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，系統(tǒng)地研究了各種摻

4、雜體系的電子結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的光譜吸收等性質(zhì)，從微觀角度揭示了通過摻雜降低Ti02的能帶和防止Ti02中電子和空穴復(fù)合的機(jī)理。主要的研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下：(1)利用密度泛函理論加U(GGAU)的方法計(jì)算了(NbSb，C)共摻雜金紅石型Ti02體系的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，在該體系中我們用一個(gè)鈮(Nb)和一個(gè)銻(Sb)原子來(lái)替換純Ti02的鈦(Ti)原子，用一個(gè)碳(C)原子來(lái)替換純Ti02的氧(O)原子。這種替換摻雜體系目前尚未見報(bào)道。研究結(jié)果