Ti(Ⅳ)掺杂Bi2O3电子结构和可见光催化活性的原理

• 作者: 孙英 殷立峰 沈珍瑶 牛军峰
• 来源期刊: 中国科学（化学）
• 关键词: Ti(Ⅳ)掺杂 Bi2O3 电子结构 可见光催化剂 密度泛函理论
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 509-515
• 页数: 7页
• 语种: 中文

摘要

密度泛函理论(DFT)计算对掺杂体系新型环境光催化剂设计开发具有指导意义.基于DFT框架下的第一性原理平面波超软赝势方法(USPP),对α、β、γ、δ-Bi2O3晶体几何结构分别进行了优化计算,从理论上得到了Bi2O3的总体态密度(TDOS)和Bi、O原子的分波态密度(PDOS).在此基础上对Bi2O3超晶胞进行Ti(Ⅳ)的掺杂计算,讨论了Ti(Ⅳ)掺杂对各种Bi2O3的电子结构和光吸收特性的影响.结果表明Ti(Ⅳ)掺杂Bi2O3晶体后,Ti(Ⅳ)的3d轨道进入禁带并与O 2p、Bi 6p轨道作用,使禁带宽度(Eg)变小,Bi2O3的吸收边红移,从而有助于Bi2O3光催化活性的改善.通过水热合成法制备的Ti(Ⅳ)掺杂Bi2O3样品的紫外-可见光漫反射光谱验证了计算的结果.在光催化降解有机染料结晶紫的实验中,光催化剂活性的改善进一步得到证实.