Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究

• 作者: 卢士香 张海峰 徐文国 李鹏
• 来源期刊: 人工晶体学报
• 学科: 化学
• 关键词: ZnO Cu/Ag单掺 Cu-Ag共掺 第一性原理 光催化活性
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1112-1120
• 页数: 9页
• 分类号: O649
• 字数: 6378字
• 语种: 中文

摘要

运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响.CuZn2和CuZn1-CuZn3的形成能接近0.0 eV,CuZn1-CuZn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势.AgZn2的形成能为2.5 eV,AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3的形成能高于4.5 eV,说明高浓度的Ag掺杂在实际合成中不易出现.CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3的形成能与AgZn2的相近.CuZn2、CuZn1-CuZn2和CuZn1-CuZn3模型的Cu3d与O2p轨道有较大程度的杂化,价带顶端主要由Cu3d轨道占据.AgZn2、AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3模型的Ag4d与O2p轨道杂化较弱,价带顶端主要由O2p轨道占据.CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3模型的Cu3d与O2p轨道虽有杂化,但价带顶端主要由O2p轨道占据.Cu或Ag原子掺杂使Zn4s轨道在导带区显著向下移动,降低了模型的带隙宽度,它们对ZnO电子结构的影响主要集中在带隙附近.Cu-Ag共掺修饰ZnO电子结构的能力介于Cu和Ag单掺之间.上述掺杂模型吸收边都发生了红移,实现了ZnO对可见光的吸收,同时对3.10～3.90 eV范围内紫外光的吸收均高于纯ZnO,有效提高了ZnO的光催化效率.结合形成能分析可知,在不同类型掺杂下最有利的光催化模型分别为CuZn1-CuZn2、AgZn2和CuZn1-AgZn2.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	徐文国	北京理工大学化学与化工学院	104	1521	22.0	35.0
2	李鹏	山西农业大学文理学院	31	83	5.0	8.0
3	张海峰	山西农业大学文理学院	4	3	1.0	1.0
4	卢士香	北京理工大学化学与化工学院	24	290	9.0	16.0