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《V摻雜銳鈦礦相TiO2的光吸收特性.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、物理化學學報(WuliHuaxueXuebao)MayActaPhys．．Chim．Sin．，2010，26(5)：1401—14071401[Article】www．whxb．pku．edu．caV摻雜銳鈦礦相TiO2的光吸收特性徐凌唐超群黃宗斌f華中科技大學物理學院，武漢430074)摘要：使用VO和乙醇作為v摻雜TiO的滴加液，運用溶膠．凝膠方法制備了不同濃度的V摻雜銳鈦礦相TiO的薄膜樣品．對這些樣品進行了紫外．可見透射光譜實驗，發(fā)現(xiàn)V摻雜銳鈦礦相TiO的光譜響應范圍向可見光區(qū)域移動，摻雜濃度為1．0％(摩爾分數(shù)
2、)時紅移效果最明顯．此外，運用第一性原理，對V摻雜銳鈦礦相TiO。的電子結(jié)構(gòu)進行了研究，并運用能帶結(jié)構(gòu)理論對實驗現(xiàn)象進行了解釋．研究中發(fā)現(xiàn)：在V摻雜銳鈦礦相TiO后，隨著v濃度的增加，TiO的禁帶寬度逐漸減小，光譜響應范圍擴大，能提高它的可見光響應；但是由于摻雜后價帶與導帶比較接近，容易形成新的空穴．電子復合中心，以及導帶區(qū)域V3軌道上電子與Tj3軌道上的電子強關(guān)聯(lián)作用也會降低電子的還原性，所以v濃度的增加會使TiO的光催化性能降低．理論上計算出在V摻雜濃度為6．25％(摩爾分數(shù))時，TiO的光吸收邊紅移最大，與實驗得到
3、的變化趨勢相吻合．關(guān)鍵詞：v摻雜；銳鈦礦相TiO；能帶結(jié)構(gòu)；吸收光譜中圖分類號：0644；O641；0643LightAbsorptionPropertiesofV-DopedAnataseTiOzXULingTANGChao—QunHUANGZong—Bin(SchoolofPhysws,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,尸．R．China1Abstract：Vanadium—dopedanataseTiO2waspreparedbyasol-ge
4、lmethodwhileV205andethanolwereusedasvanadiumprecursors．UV—VistransmissivityspectrarevealedthatthespectralresponseoftheV—dopedTiO2shiftedtothevisiblelightregion．Theoptimumvanadiumcontentwas1．0％(molarfraction)．Furthermore，weperformedfirst—principlescalculationsonth
5、eelectronicbandstructureoftheV—dopedanamseTiO2andexplainedsomeexperimentalphenomena．OurresultsindicatethatthebandgapbecomesnarrowandtheTiO2spectralresponseincreaseswiththedopingconcentrationincreases．Thevalencebandandtheconductionbandaresoclosethatthecavitiesande
6、lectronseasilyrecombine．Additionally，strongcorrelationoftheelectronoftheV3do~italtotheTi3dorbitalelectronresultsinthelowdispersibilityoftheelectronontheV3dorbita1．Therefore，thephotocatalyticactivityofV·dopedTiO2becomesweakwiththeincreasingofdopingconcentration．Wh
7、entheoptimumphosphoruscontentinourcalculationis6．25％(molarfraction)，theredshiftofTi02lightabsorptionbandisthelargest，whichisinagreementwiththeexperimentaltrend．KeyWords：V—doping；AnataseTiO2；Energybandstructure；Absorptionspectrum1972年Fujishima和Hondat]首次在Nature上相(b
8、rookite)，其中以銳鈦礦相TiO的光催化活性最報道了TiO的光催化活性之后，TiO由于較好的穩(wěn)好，多應用于光催化方面，尤其是在污水降解方面更定性和制備簡單、無毒價廉、光催化活性較高等特是體現(xiàn)了它的巨大潛力．但是由于銳鈦礦相Tio2點【2得到了廣泛的關(guān)注．現(xiàn)已知TiO存在三種晶帶隙較寬(3．23eV)，只能被波長
