Cu/N表面沉积共掺杂TiO_2光催化剂作用机理的理论研究  

Research of the synergistic effects in Cu/N co-doped TiO_2 surface: A DFT calculation

作　　者：李宗宝[1] 王霞[2] 樊帅伟[3] 

机构地区：[1]铜仁学院物理与应用工程系贵州省教育厅材料制备新技术和与应用特色重点实验室,铜仁554300 [2]铜仁学院生物与化学工程系,铜仁554300 [3]三峡大学理学院,宜昌443002

出　　处：《物理学报》2014年第15期345-351,共7页Acta Physica Sinica

基　　金：贵州省教育厅自然科学基金重点项目(批准号:黔教合KY字[2013]182号);贵州省自然科学基金(批准号:黔科合J字LKT[2012]17号)资助的课题~~

摘　　要：本文采用基于周期性密度泛函理论研究了Cu/N表面沉积共掺杂对锐钛矿相TiO2(001)面的修饰作用.计算了Cu在不同位置掺杂TiO2(101)面和(001)面的形成能,并在此基础上计算N不同位置掺杂TiO2(001)面及Cu/TiO2(001)面的形成能,通过形成能的比较获得了表面共掺杂的最优化结构.在此基础上计算了最稳定结构的能带结构及态密度,并与S单掺杂TiO2(001)面最稳定结构进行了对比.通过对结果的分析发现:Cu/N在(001)表面的沉积共掺杂有效降低了TiO2的禁带宽度,并在表面形成CuO2相,更利于提高其光催化活性.First principles density functional theory calculations are carried out to investigate the interactions between im- planted copper and nitrogen atoms at the anatase TiO2（001） surface. The doped configurations and formation energies of Cu on TiO2 （001） and TiO2 （101） surfaces, N on TiO2（001） and Cu/TiO2（001） surfaces have been considered, and the perfected structures are obtained. Compared with the S/TiO2（001） perfected structure, the analyses of the band structure and density of states of Cu/N-TiO2（001） show that the band gap is decreased obviously when the CuO2 state occurrs; this could improve the photocatalytic activity significantly.

关 键 词：密度泛函理论 CU N掺杂TIO2 最优化表面 形成能 

分 类 号：O643.36[理学—物理化学]