畢業(yè)論文--濃度對Ag摻雜TiO2的影響的第一性原理研究 

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1、凱里學院畢業(yè)論文(或設計)學科代碼:070201學號:2011433160本科畢業(yè)論文(或設計)題目:濃度對Ag摻雜TiO2的影響的第一性原理研究學院:物理與電子工程學院專業(yè):物理學班級:2011級(1)班學生姓名:王正偉指導教師:曾凡菊2015年3月31日凱里學院畢業(yè)論文(或設計)目錄摘要II關鍵詞IIAbstractIIKeywordsII0引言11計算方法與模型22結果與分析32.1不同濃度Ag摻雜的體積變化………………………………………………32.2不同濃度Ag摻雜的能帶結構變化……………………………………..…..32.3不

2、同濃度Ag摻雜的電子態(tài)密度的變化……………………………………42.4不同濃度Ag摻雜的光吸收譜的變化………………………………………63結論6參考文獻:7II凱里學院畢業(yè)論文(或設計)濃度對Ag摻雜TiO2的影響的第一性原理研究王正偉(凱里學院物理與電子工程學院貴州凱里556011)摘要:本文不同濃度Ag摻雜TiO2的能帶結構、態(tài)密度和光學性質(zhì)的計算的原理是利用了密度泛函理論的第一性研究原理。計算結果表明:經(jīng)過Ag摻雜后的TiO2晶體,TiO2體積增大,TiO2的能帶結構的價帶上方出現(xiàn)了許多雜質(zhì)能級,這些雜質(zhì)能級減小禁帶寬度,使電子躍遷

3、的概率和光催化效率都得到了提高。關鍵詞:TiO2;Ag摻雜;第一性原理TheinfluenceoftheconcentrationofAgdopingTiO2firstprinciplesstudyWANGZHENGWEI(SchoolofPhysicsandElectronicEngineering,KailiUniversity,KailiGuizhou556011)Abstract:Inthispaper,differentconcentrationofAgdopingTiO2bandstructure,densityofsta

4、tesandopticalpropertiesofthecalculationoftheprincipleistousetheprincipleoftheprimarystudyofdensityfunctionaltheory.Calculationresultsshowthat:afterAgdopedTiO2crystal,TiO2volumeincreases,theenergybandstructureofthevalencebandofTiO2aboveappearedalotofimpuritylevel,reducet

5、heimpuritylevelforbiddenbandwidth,theelectrontransitionprobabilityandlightcatalyticefficiencyisimproved.Keywords:TiO2;Agdoping;First-principlesII凱里學院畢業(yè)論文(或設計)0引言自從1972年日本科學家公布出可以從TiO2電極上電解出水以來,半導體光催化引起了物理學界的廣大的注意。TiO2作為一種半導體材料,因其具有價格便宜、無毒無害、化學性質(zhì)穩(wěn)定、光催化活性高等特點而廣泛應用于環(huán)境凈化領域。

6、TiO2在自然界中的晶體結構有三種,分別是:板鈦鐵礦、金紅石和銳鈦礦。其中,在環(huán)境凈化領域的二氧化鈦銳鈦礦相光催化降解各種有毒、有害物質(zhì),這是由于二氧化鈦銳鈦礦相(3.2eV)和金紅石相(0.2eV)的禁帶寬度比起來略大,銳鈦礦相的二氧化鈦的光生電子和空穴具有較強還原和氧化能力,具有更好的催化活性[1]。所以在本文中筆者選用到TiO2銳鈦礦型晶體結構做研究。在能量大于或等于TiO2禁帶寬度的光子照射下,TiO2的價帶和導帶中的電子躍遷產(chǎn)生具有氧化還原能力的光生電子-空穴對,這些光電子-空穴對會經(jīng)過一系列輸運過程后,通過與在TiO2晶體

7、表面的污染物發(fā)生化學反應并使之降解氧化(最終產(chǎn)物甚至為CO2和H2O),這就達到減少污染、環(huán)境凈化的目的。但是,由于在TiO2體內(nèi)光生電子-空穴對復合的機率很高,導致減少了光子的利用率,造成了TiO2光催化量子的效率降低,因此怎樣提高TiO2光催化的效率便成了目前研究的主要對象,金屬離子和非金屬離子摻雜二氧化鈦是一種有效的方法。引入后,貴金屬光生電子接收器能促進復合系統(tǒng)接口處載流子的航空運輸,提高光催化效率。目前,能夠摻雜于TiO2的元素有很多。在貴金屬方面,Pt、Au、Rh等已經(jīng)成功引入用于提升催化劑的光催化效率;而相對便宜的金屬如

8、Fe、Al、Zn等也已用于摻雜;而B、F、N、S等非金屬元素摻雜也能使TiO2光催化活性得到提高。相對以上金屬非金屬來說:用Ag離子摻雜的優(yōu)勢在于Ag本身具有一定的光催化能力,在一定的濃度下的Ag+離子能夠殺滅水中和空氣

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