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稀土元素(Ce/Nd/Eu/Gd)与N共掺金红石相TiO2的第一性原理研究 被引量:2
1
作者 张航 马梅 +3 位作者 彭彩云 张晓旭 张丽丽 黄以能 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期344-351,共8页
基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,计算分析了纯金红石相TiO_2,Ce、Nd、Eu和Gd四种稀土元素单掺杂金红石相TiO_2,以及与N共掺金红石相TiO_2的晶体结构、电子结构和光学性质。由掺杂前后的结果分析发现,掺杂后晶胞膨... 基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,计算分析了纯金红石相TiO_2,Ce、Nd、Eu和Gd四种稀土元素单掺杂金红石相TiO_2,以及与N共掺金红石相TiO_2的晶体结构、电子结构和光学性质。由掺杂前后的结果分析发现,掺杂后晶胞膨胀,晶格发生畸变;费米能级上移进入导带,导带底部引入杂质能级,提高了掺杂体系的电导率和对可见光的响应;光学性质、介电函数和吸收谱掺杂体系峰值比纯TiO_2小,反射谱和能量损耗谱出现红移现象。 展开更多
关键词 金红石相tio2 稀土元素 共掺杂 第一性原理
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N-Mo-W共掺杂金红石相TiO2的第一性原理研究 被引量:3
2
作者 方祥 谢泉 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2019年第4期696-701,共6页
基于密度泛函理论第一性原理与平面波超软赝势法是目前对物质光学性质计算的成熟手段,本文利用MS软件采取该方法对金红石相TiO2进行了不同掺杂情况下的模拟计算.内容包括未掺杂与单掺杂Mo、单掺杂N、共掺杂Mo-N以及共掺杂N-Mo-W这五种... 基于密度泛函理论第一性原理与平面波超软赝势法是目前对物质光学性质计算的成熟手段,本文利用MS软件采取该方法对金红石相TiO2进行了不同掺杂情况下的模拟计算.内容包括未掺杂与单掺杂Mo、单掺杂N、共掺杂Mo-N以及共掺杂N-Mo-W这五种不同情况下TiO2的能带结构、电子态密度与光学性质分析,通过对计算得出的数据分析有以下结论:单掺杂能改变TiO2禁带宽度,但相对于共掺杂Mo-N和W-N以及N-Mo-W来说效果欠佳.其中,掺杂W时由于在导带底中出现新的杂质能级,并出现了导带下降幅度大于价带下降幅度的情况,禁带宽度变窄,使得在单掺杂情况中效果明显.而共掺杂中N-Mo-W的价带出现清晰的杂质能级,并且由于该能级介于费米能级附近的关系使得价电子跃迁至导带更为容易,并且此时能级密度较大也是掺杂效果明显的一个重要原因. 展开更多
关键词 金红石相tio2 N-Mo-W共掺杂 第一性原理 光学性质
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稀土掺杂金红石相TiO_2的第一性原理的定性计算 被引量:14
3
作者 刘永刚 宋绵新 +2 位作者 边亮 周天亮 赵效勇 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1141-1145,共5页
稀土掺杂金红石相TiO2的禁带宽度(带隙)是影响其吸收波长的主要因素,其决定TiO2的光催化活性.利用第一性原理密度泛函理论(Ab initioDFT)得出17种稀土掺杂金红石相TiO2的能态密度(DOS),结果表明:除Lu、Y、Yb和Sc四种稀土增大金红石相TiO... 稀土掺杂金红石相TiO2的禁带宽度(带隙)是影响其吸收波长的主要因素,其决定TiO2的光催化活性.利用第一性原理密度泛函理论(Ab initioDFT)得出17种稀土掺杂金红石相TiO2的能态密度(DOS),结果表明:除Lu、Y、Yb和Sc四种稀土增大金红石相TiO2带隙外,其余13种稀土均很大程度地降低金红石相TiO2的带隙.因此,稀土掺杂金红石相TiO2具有广阔的研究前景. 展开更多
关键词 第一性原理 稀土 金红石相tio2 能带
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纳米金红石相TiO_2块体的介电特性研究 被引量:2
4
作者 肖志刚 满一航 +2 位作者 叶锡生 张勇 黄绍艳 《真空科学与技术》 CSCD 北大核心 2001年第6期489-491,共3页
在大气和真空条件下 ,对纳米金红石相TiO2 块体进行介电频谱测试。发现样品在大气中的相对介电常数比其在真空中的数值高 10 2 ~ 10 3 倍 ;大气中介电损耗高于其在真空中的数值 ,大气中频率约在 3kHz时出现损耗最小值 ,真空中介电损耗... 在大气和真空条件下 ,对纳米金红石相TiO2 块体进行介电频谱测试。发现样品在大气中的相对介电常数比其在真空中的数值高 10 2 ~ 10 3 倍 ;大气中介电损耗高于其在真空中的数值 ,大气中频率约在 3kHz时出现损耗最小值 ,真空中介电损耗则随频率增加而单调减小。分析认为纳米金红石相TiO2 介电常数异常是由材料界面中的缺陷和悬键所引起的。在大气中 ,纳米金红石TiO2 的介电损耗以极化损耗 (电偶极矩转向极化和离子弛豫极化 )为主 ,而在真空中则以电导损耗为主。 展开更多
关键词 纳米金红石相tio2 介电常数 介电损耗 二氧化钛 纳米材料 介电特性
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La、Y掺杂金红石相TiO_2光催化活性研究 被引量:1
5
作者 马丽阳 董发勤 +3 位作者 宋绵新 边亮 李建祥 张伟 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期755-758,762,共5页
以钛酸丁酯为钛源,La2O3和Y2O3作为掺杂物,掺杂比例为0、0.50%、1.00%、1.50%和2.00%(质量分数)。采用一步合成法制备金红石相TiO2粉体、La/Y掺杂金红石相TiO2粉体。利用XRD、UV-Vis、Zeta电位和粒度等手段表征了光催化剂的晶体结构、... 以钛酸丁酯为钛源,La2O3和Y2O3作为掺杂物,掺杂比例为0、0.50%、1.00%、1.50%和2.00%(质量分数)。采用一步合成法制备金红石相TiO2粉体、La/Y掺杂金红石相TiO2粉体。利用XRD、UV-Vis、Zeta电位和粒度等手段表征了光催化剂的晶体结构、光吸收能力等方面的物理化学性质。以甲基红为降解模型,其反应动力学结果表明,1.00%(质量分数)La掺杂金红石相TiO2吸附效果最好,其与实验结论相吻合。 展开更多
关键词 金红石相tio2 稀土 光催化
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Cr掺杂金红石相TiO_2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性 被引量:8
6
作者 王阳 邵翔 王兵 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1363-1369,共7页
采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr掺杂的金红石相TiO2(110)单晶薄膜,采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征.结果表明:Cr掺杂对TiO2(... 采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr掺杂的金红石相TiO2(110)单晶薄膜,采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征.结果表明:Cr掺杂对TiO2(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响,但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性;Cr与晶格O键合而呈现+3价态,由此在TiO2的价带顶上方~0.4eV处引入杂质能级.紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650nm,处于可见光范围.借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性.仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应,在可见光照射下(λ>430nm)甲醇分子没有发生反应,表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO2在可见光下的催化活性. 展开更多
关键词 金红石相tio2薄膜 CR掺杂 能带结构 光催化
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Al-N共掺杂金红石相TiO_2的第一性原理研究 被引量:3
7
作者 方祥 马家君 +1 位作者 谢泉 李鑫 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第6期1015-1019,共5页
本文采用了基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对金红石相TiO_2进行了计算,其中内容包括未掺杂与单掺杂Al、单掺杂N以及共掺杂Al-N这四种不同情况下TiO_2的能带结构与态密度和光吸收系数的研究.计算结果表明:单掺杂Al和N时,... 本文采用了基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对金红石相TiO_2进行了计算,其中内容包括未掺杂与单掺杂Al、单掺杂N以及共掺杂Al-N这四种不同情况下TiO_2的能带结构与态密度和光吸收系数的研究.计算结果表明:单掺杂Al和N时,均不同程度地改变了其能带结构,光吸收能力均有提高但效果不佳.在共掺杂Al-N时,TiO_2晶格常数产生了改变,并出现了新的杂质能级.由于杂质能级存在于TiO_2禁带范围内,减小了电子跃迁至导带所需能量,从而提高了其光吸收能力,其效果相对于单掺杂来说更有明显提高. 展开更多
关键词 金红石相tio2 Al N共掺杂 第一性原理 光学性质
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钙钛矿PbTiO_3纳米片对金红石相TiO_2微纳结构晶体生长的调控
8
作者 端木佳杰 程睿珊 +2 位作者 尹思敏 袁永锋 郭绍义 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2019年第3期314-318,共5页
采用水热法制备三维自组装结构的金红石相TiO_2微米球,然后在反应体系中引入单晶钙钛矿相PbTiO_3纳米片,制备顶端具有规则刻面的金红石相TiO_2纳米棒。利用XRD、SEM和TEM分析产物的物相和微结构,并研究修饰剂对产物形貌的影响。结果表明... 采用水热法制备三维自组装结构的金红石相TiO_2微米球,然后在反应体系中引入单晶钙钛矿相PbTiO_3纳米片,制备顶端具有规则刻面的金红石相TiO_2纳米棒。利用XRD、SEM和TEM分析产物的物相和微结构,并研究修饰剂对产物形貌的影响。结果表明:制备的金红石相TiO_2微米球形貌规则,其尺寸为1~2μm;制备的金红石相TiO_2纳米棒长约100 nm,直径约20 nm,且分散性良好;对比二者晶体生长过程发现,钙钛矿相PbTiO_3纳米片在水热过程中充当了模板,为TiO_2纳米棒的形成提供基本的骨架,起到了诱导晶体生长的作用,有效防止了TiO_2纳米棒的三维团聚。 展开更多
关键词 金红石相tio2 自组装 模板法 水热法
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磷掺杂金红石TiO2电子结构的第一性原理研究 被引量:4
9
作者 宋桥台 杨苹 +2 位作者 王锦标 鲁雄 黄楠 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期435-437,440,共4页
TiO2作为一种光催化材料,具有广阔的应用领域。近几年,利用掺杂改性来改善TiO2光催化性已成为当今研究的热点。本文采用第一性原理方法和超晶胞模型计算了磷元素掺杂金红石相TiO2的电子结构,并分析了三种不同掺杂位置的电子结构对TiO2... TiO2作为一种光催化材料,具有广阔的应用领域。近几年,利用掺杂改性来改善TiO2光催化性已成为当今研究的热点。本文采用第一性原理方法和超晶胞模型计算了磷元素掺杂金红石相TiO2的电子结构,并分析了三种不同掺杂位置的电子结构对TiO2光催化性能的影响。计算结果表明,P置换O和P在晶格间隙位置的掺杂对TiO2的带隙影响比较明显,在带隙中均形成了中间掺杂能级,都有可能使TiO2吸收带出现红移现象或产生在可见光区的吸收,但P在晶格间隙位置的掺杂所形成的中间掺杂能级比较平稳,有可能改善TiO2光催化性能,其中磷原子的3p态起了重要作用。 展开更多
关键词 密度泛函理论 金红石相tio2 超晶胞 光催化
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钽掺杂金红石TiO2电子结构的第一性原理研究
10
作者 宋桥台 杨苹 +2 位作者 王锦标 鲁雄 黄楠 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A10期4116-4118,共3页
采用第一性原理中的CASTEP模块计算了金红石相TiO2掺杂过渡金属钽元素的能带结构以及态密度。计算结果表明,Ta原子替换Ti原子后,Ta的5d轨道对TiO2的导带影响较明显,且使TiO2的带隙宽度减小,这样有可能使金红石TiO2吸收带出现红移现... 采用第一性原理中的CASTEP模块计算了金红石相TiO2掺杂过渡金属钽元素的能带结构以及态密度。计算结果表明,Ta原子替换Ti原子后,Ta的5d轨道对TiO2的导带影响较明显,且使TiO2的带隙宽度减小,这样有可能使金红石TiO2吸收带出现红移现象或产生在可见光区的吸收,其中Ta原子的t2g态起了重要作用。 展开更多
关键词 金红石相tio2 密度泛函理论 超晶胞 钽掺杂
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TiO_2混晶光催化性能的第一性原理研究 被引量:2
11
作者 易丹 薛卫东 +1 位作者 蔡军 苏荣 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期167-170,共4页
本文采用第一性原理平面波超软赝势方法,通过搭建混晶界面的方式计算并分析了TiO_2混晶的光催化性能.从光的吸收能力、光生电子-空穴对的分离效率以及载流子的转移效率三方面,与锐钛矿相和金红石相TiO_2单晶进行对比分析.结果显示TiO_2... 本文采用第一性原理平面波超软赝势方法,通过搭建混晶界面的方式计算并分析了TiO_2混晶的光催化性能.从光的吸收能力、光生电子-空穴对的分离效率以及载流子的转移效率三方面,与锐钛矿相和金红石相TiO_2单晶进行对比分析.结果显示TiO_2混晶的电子-空穴对分离率高于锐钛矿相TiO_2、金红石相TiO_2单晶,TiO_2混晶中吸收峰明显红移,表明TiO_2混晶的光催化性能好于锐钛矿相和金红石相TiO_2. 展开更多
关键词 锐钛矿tio2 金红石相tio2 tio2混晶 第一性原理 光催化性能
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非金属杂质C,N,S共掺金红石相TiO_2引起的光谱红移效应 被引量:11
12
作者 田芸 冯庆 +3 位作者 丁守兵 刘彤 高杰梅 吴芳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期174-181,共8页
非金属掺杂金红石相TiO2使它的光学性质发生改变,拓展其在光催化和光电转换领域的应用是近年来的一个热点。基于密度泛函理论的平面超软赝势方法对C单掺杂、N单掺杂、S单掺杂以及C-N共掺、C-S共掺、N-S共掺TiO2的超晶胞进行电子性质和... 非金属掺杂金红石相TiO2使它的光学性质发生改变,拓展其在光催化和光电转换领域的应用是近年来的一个热点。基于密度泛函理论的平面超软赝势方法对C单掺杂、N单掺杂、S单掺杂以及C-N共掺、C-S共掺、N-S共掺TiO2的超晶胞进行电子性质和光学性质的计算,包括能带结构、电子态密度、介电常数、吸收光谱和反射光谱等。非金属元素的掺杂都使得TiO2禁带宽度减小,吸收光谱和反射光谱发生红移,在一定程度上改善了TiO2对可见光的利用,但非金属双掺杂比单掺杂对可见光的利用率更高。研究表明:在可见光高能区400-575 nm范围内,有C元素的掺杂比其他几种掺杂的吸收系数和反射率更高,而在可见光低能区575-760 nm范围内,有N元素的掺杂比其他几种掺杂的吸收系数和反射率更佳。因此C-N共掺对可见光的利用比其他非金属掺杂体系更好。 展开更多
关键词 材料 金红石相tio2 第一性原理 密度泛函理论 属杂质 光学性质
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N-Cu共掺杂金红石相TiO_2光催化剂的第一性原理研究 被引量:10
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作者 张菊花 冯庆 +1 位作者 朱洪强 杨英 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期192-200,共9页
TiO2是一种广泛应用的无机金属氧化物半导体材料,利用掺入杂质来改善TiO2的光催化和光电转换性能已成为近年来研究的热点。采用密度泛函理论体系下第一性原理的平面波超软赝势方法研究了单N掺杂、单Cu掺杂和N-Cu共掺杂金红石相TiO2的电... TiO2是一种广泛应用的无机金属氧化物半导体材料,利用掺入杂质来改善TiO2的光催化和光电转换性能已成为近年来研究的热点。采用密度泛函理论体系下第一性原理的平面波超软赝势方法研究了单N掺杂、单Cu掺杂和N-Cu共掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学性质。结果表明:N与Cu共掺杂后,由于N2p电子与Cu3d电子协同作用,在TiO2禁带中产生了新的杂质能级。其中一条处于稳态,另一条处于亚稳态,电子跃迁能有效减小,更有利于光生电子-空穴对有效分离,大大改善了TiO2的光催化性能。N与Cu共掺杂使TiO2的光吸收系数曲线在可见光区发生了比单N掺杂和单Cu掺杂更大的红移,反射率也增大。 展开更多
关键词 材料 金红石相tio2 N—Cu共掺杂 第一性原理 电子结构 光学性质
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N和硫属元素掺杂及共掺杂TiO_2第一性原理计算
14
作者 李昌盛 任君 +4 位作者 郭海燕 彭兴 曹端林 陈丽珍 王建龙 《山西化工》 2014年第1期66-71,共6页
采用密度泛函理论(DFT)计算了N、S、Se和Te掺杂及共掺杂金红石TiO2的电子结构。针对DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果与实际值严重偏离的缺陷,采用DFT+U(Hubbard系数)方法对掺杂体系的电子结构进行了计算。优化结构的结果表... 采用密度泛函理论(DFT)计算了N、S、Se和Te掺杂及共掺杂金红石TiO2的电子结构。针对DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果与实际值严重偏离的缺陷,采用DFT+U(Hubbard系数)方法对掺杂体系的电子结构进行了计算。优化结构的结果表明,掺杂造成二氧化钛的体积膨胀和晶格畸变很明显。相比较于其他元素而言,Te更难掺杂进二氧化钛中是由于其大的原子半径和较大的取代能。能带总态密度图和分态密度图的分析表明,Ti 3d和O 2d轨道与N 2p、S 3p、Se 4p和Te 5p强烈地杂化在一起。与S、Se、Te单掺杂后带隙能比较,由计算的结果(S:2.43;Se:2.42;Te:2.46)可以看出,N/S、N/Se和N/Te共掺杂能明显地改善材料的电子结构及带隙。DFT+U计算结果与实验测量结果较好地吻合。 展开更多
关键词 金红石相tio2 N X(X=S Se Te)共掺杂 第一性原理计算 电子结构
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铜铬双过渡金属共掺金红石相TiO_2的电子特性及引起的光谱红移效应 被引量:2
15
作者 张菊花 冯庆 +1 位作者 周晴 杨英 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2015年第7期192-200,共9页
提高TiO2光催化活性已成为近年研究的热点。选取第一过渡金属Cu与Cr共同掺杂金红石相TiO2,运用基于密度泛函理论体系下的平面波超软赝势方法探讨了Cu-Cr共掺杂对金红石相TiO2电子特性和光学性质影响的微观机制。结果表明:Cu-Cr共掺杂TiO... 提高TiO2光催化活性已成为近年研究的热点。选取第一过渡金属Cu与Cr共同掺杂金红石相TiO2,运用基于密度泛函理论体系下的平面波超软赝势方法探讨了Cu-Cr共掺杂对金红石相TiO2电子特性和光学性质影响的微观机制。结果表明:Cu-Cr共掺杂TiO2在禁带中形成了5条新的杂质能级,其中价带顶的一条杂质能级主要是Cu3d轨道的贡献,而费米面附近的4条亚稳态杂质能级主要由Cr3d轨道和O2p轨道相互作用产生,有效减小了电子的跃迁能,改善了TiO2的光催化活性。Cu-Cr共掺杂也改善了TiO2的光学性质,使光谱红移,反射率增大,对可见光的吸收和反射能力比单掺杂更稳定。 展开更多
关键词 材料 金红石相tio2 Cu-Cr共掺杂 电子特性 光学性质
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Nitrate-group-grafting-induced assembly of rutile TiO2 nanobundles for enhanced photocatalytic hydrogen evolution 被引量:9
16
作者 Heng Wang Xiantao Hu +3 位作者 Yajuan Ma Dajian Zhu Tao Li Jingyu Wang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期95-102,共8页
In this study,an acid-induced assembly strategy for a rutile TiO2 photocatalyst was proposed on the basis of the treatment of lamellar protonated titanate with a concentrated HNO3 solution.Nitrate groups were successf... In this study,an acid-induced assembly strategy for a rutile TiO2 photocatalyst was proposed on the basis of the treatment of lamellar protonated titanate with a concentrated HNO3 solution.Nitrate groups were successfully grafted onto a TiO2 surface and induced the assembly of rutile TiO2 nanorods into uniform spindle-like nanobundles.The resulting TiO2 product achieved a photocatalytic hydrogen evolution rate of 402.4μmol h^?1,which is 3.1 times higher than that of Degussa P25-TiO2.It was demonstrated that nitrate group grafting caused the rutile TiO2 surface to become negatively charged,which is favorable for trapping positive protons and improving charge carrier separation,thereby enhancing photocatalytic hydrogen production.Additionally,surface charges were crucial to structural stability based on electrostatic repulsion.This study not only developed a facile surface modification strategy for fabricating efficient H2 production photocatalysts but also identified an influence mechanism of inorganic acids different from that reported in the literature. 展开更多
关键词 Acid modification Rutile tio2 Surface grafting H2 production PHOTOCATALYSIS
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TiN纳米粉体低温气-固相反应合成金红石相TiO_2
17
作者 陈艳娟 芦永红 徐海波 《材料开发与应用》 CAS 2014年第3期43-47,共5页
研究了浸渍预处理前后TiN纳米粉体的气-固相反应,分析了浸渍液对TiN纳米粉体择优生成金红石相TiO2的作用。结果表明,在氧化温度为350-550℃时,TiN纳米粉体直接氧化生成以锐钛矿相为主的TiO2,而经过盐酸-正丁醇混合液浸渍预处理后,在380... 研究了浸渍预处理前后TiN纳米粉体的气-固相反应,分析了浸渍液对TiN纳米粉体择优生成金红石相TiO2的作用。结果表明,在氧化温度为350-550℃时,TiN纳米粉体直接氧化生成以锐钛矿相为主的TiO2,而经过盐酸-正丁醇混合液浸渍预处理后,在380℃空气中,TiN纳米粉体氧化生成以金红石相为主的TiO2,XRD和TEM分析表明可以得到粒径16 nm的棒状金红石相TiO2纳米粉体。盐酸是TiN纳米粉体低温择优氧化生成金红石相TiO2的根本原因,而正丁醇主要起抑制产物纳米TiO2的团聚作用。 展开更多
关键词 TiN纳米粉体 浸渍-热分解法 金红石相tio2 气-固反应
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第一性原理研究金红石相Ti02:F和Sn02:F的电学性能(英文)
18
作者 章瑞铄 刘涌 +3 位作者 高倩 藤繁 宋晨路 韩高荣 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S3期18-21,共4页
采用第一性原理方法研究了金红石相TiO_2:F和SnO_2:F的电学性能。计算结果表明,TiO_2:F比SnO_2:F具有较低的形成能,说明F在金红石相TiO_2中掺杂更容易实现。然而,SnO_2:F的导带底主要由s和p电子态构成,而TiO_2:F的导带底主要由d电子态构... 采用第一性原理方法研究了金红石相TiO_2:F和SnO_2:F的电学性能。计算结果表明,TiO_2:F比SnO_2:F具有较低的形成能,说明F在金红石相TiO_2中掺杂更容易实现。然而,SnO_2:F的导带底主要由s和p电子态构成,而TiO_2:F的导带底主要由d电子态构成,这使得TiO_2:F的导带底更加平坦,使其具有更大的载流子有效质量。同时F在TiO2中的电离率更小,使得TiO_2:F中载流子浓度更少。从而在理论上预测金红石相TiO_2:F不适合做TCO材料。 展开更多
关键词 第一性原理方法 金红石相tio2 F SNO2 电学性能
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共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究 被引量:1
19
作者 章正杰 孟大维 +5 位作者 吴秀玲 何开华 樊孝玉 刘卫平 黄利武 郑建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期701-707,共7页
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3280cm-1和3295cm-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... 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3280cm-1和3295cm-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之间距离的经验关系,结合FTIR和计算结果发现修正后的孔道模型(MCC)较为合理.电子结构的计算表明:金红石相TiO2中掺杂(Fe,H)后,Fe的t2g能级和O的2p电子态发生重叠,eg能级参与到导带底部的组成,禁带变窄,从而导致吸收光谱红移. 展开更多
关键词 金红石相tio2 孔道中心 电子结构 第一性原理
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I掺杂金红石TiO_2(110)面的第一性原理研究
20
作者 王涛 陈建峰 乐园 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第20期293-299,共7页
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Ti O2(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Ti O2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... 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Ti O2(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Ti O2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Ti O2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Ti O2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. 展开更多
关键词 第一性原理 I掺杂 金红石相tio2(110) 光催化
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