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稀土金属Y掺杂锐钛矿TiO_(2)(101)表面的改性 被引量:1
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作者 朱黎原 王志文 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第2期286-292,共7页
为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO_(2)(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面的结... 为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO_(2)(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面的结构稳定性和电子性能。结构优化和电荷密度结果表明,Y原子可以稳定吸附在三种不同的表面上。在完美表面吸附时,Y原子最稳定的吸附位置是两个三配位O原子之间的空位;与完美表面类似,在带有亚表层氧空位表面吸附时,Y原子最稳定吸附位置是与氧空位邻近的两个三配位O原子之间的空位;而在带有表层氧空位表面吸附时,Y原子则停留于氧空位邻近的四配位Ti原子位置上最稳定。电荷密度计算结果也表明Y原子与这三种表面结合非常稳固。电子态密度计算结果表明,在带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面引入Y原子会在费米面附近的带隙中引入缺陷态,带隙从1.67 eV降至1.44 eV,这有可能引起电子的分级跃迁,提高表面光催化能力。本文的研究为利用单原子Y掺杂提高TiO_(2)(101)表面光催化能力提供了理论支持。 展开更多
关键词 锐钛矿tio_(2)(101)表面 氧空位 结构稳定性 电子态密度 第一性原理
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N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO_2(101)表面电子结构的第一性原理计算(英文) 被引量:18
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作者 陈琦丽 唐超群 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第5期915-920,共6页
采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构.由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用DFT+U(Hubbard系数)方法对模型的电子结构进... 采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构.由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用DFT+U(Hubbard系数)方法对模型的电子结构进行了计算.DFT的计算结果表明N掺杂后,N2p轨道与O2p和Ti3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低,而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响.DFT+U的计算却给出截然不同的结果,N掺杂并没有导致带隙能的降低,而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级,反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低.DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合. 展开更多
关键词 锐钛矿tio2(101)表面 N/F掺杂 第一性原理计算 电子结构
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锐钛矿型TiO_(2)(101)面对常见还原性气体CO、SO_(2)、H_(2)S吸附的微观机制与光学气敏特性研究 被引量:4
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作者 岳远霞 杨英 +1 位作者 冯庆 朱洪强 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期88-92,共5页
利用密度泛函理论体系下第一性原理平面波超软赝势方法,研究了锐钛矿型TiO_2(101)面吸附CO、SO_2、H_2S气体的微观机制与光学气敏性质。研究表明,这3种气体分子均能被TiO_2(101)面吸附,综合考虑吸附距离,吸附后结构的稳定性,吸附后电子... 利用密度泛函理论体系下第一性原理平面波超软赝势方法,研究了锐钛矿型TiO_2(101)面吸附CO、SO_2、H_2S气体的微观机制与光学气敏性质。研究表明,这3种气体分子均能被TiO_2(101)面吸附,综合考虑吸附距离,吸附后结构的稳定性,吸附后电子的转移,与吸附后的光学性质,在这3种气体中,H_2S气体被TiO_2(101)面吸附后结构更稳定,电荷转移更明显,光学气敏特性较明显。 展开更多
关键词 锐钛矿tio_(2)(101)面 密度泛函理论 光学气敏材料
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Ce-N-C共掺对锐钛矿TiO_(2)(101)面电子结构和光学性质的影响 被引量:1
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作者 董明慧 王义荣 +2 位作者 李晓杰 唐顺磊 刘恩超 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期768-775,共8页
基于广义梯度近似的第一性原理,分析了Ce-N-C三元素共掺杂对锐钛矿TiO_(2)(101)面光学吸收性质的影响,结果表明:Ce、N、C掺杂锐钛矿TiO_(2)后Ce原子倾向于占据间隙位置而C和N原子更倾向于替位O原子。Ce、N、C掺杂一方面使带隙减小,另一... 基于广义梯度近似的第一性原理,分析了Ce-N-C三元素共掺杂对锐钛矿TiO_(2)(101)面光学吸收性质的影响,结果表明:Ce、N、C掺杂锐钛矿TiO_(2)后Ce原子倾向于占据间隙位置而C和N原子更倾向于替位O原子。Ce、N、C掺杂一方面使带隙减小,另一方面在禁带中引入了Ce-4f、N-2p、C-2p杂质态,这都有利于可见光的吸收。另外Ce、N、C掺杂锐钛矿TiO_(2)(101)面的带隙和带边位置都得到很好的调控,满足光催化制氢条件。 展开更多
关键词 Ce-N-C共掺杂 锐钛矿tio_(2)(101)面 光学性质 光催化
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金红石-锐钛矿混合TiO_(2)纳米网的合成及其光电联合催化降解油田用表面活性剂
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作者 黄秉轩 吴迪 +3 位作者 赵怡 陈梦梦 宁延滨 侯军伟 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期420-424,共5页
使用阳极氧化和煅烧技术合成了金红石-锐钛矿混合晶型TiO_(2)纳米网阵列,采用SEM,XRD,XPS,UV和电化学工作站系统研究了阳极氧化时间对TiO_(2)纳米网形态、组成和结构的影响,考察了TiO_(2)纳米网对油田用表面活性剂烷醇酰胺的降解效果。... 使用阳极氧化和煅烧技术合成了金红石-锐钛矿混合晶型TiO_(2)纳米网阵列,采用SEM,XRD,XPS,UV和电化学工作站系统研究了阳极氧化时间对TiO_(2)纳米网形态、组成和结构的影响,考察了TiO_(2)纳米网对油田用表面活性剂烷醇酰胺的降解效果。实验结果表明,随阳极氧化时间的延长,锐钛矿型TiO_(2)含量增加,TiO_(2)纳米管孔径增大,吸收光谱向可见光转移,光电流增加。TiO_(2)纳米网对油田用表面活性剂烷醇酰胺具有很好的降解效果,用它作为光电联合催化电极时,120 min对烷醇酰胺的降解率达92%。 展开更多
关键词 tio_(2) 金红石 锐钛矿 光电催化 表面活性剂降解
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N与Cr/Mn共掺杂及NH_(3)吸附锐钛矿型TiO_(2)的第一性原理研究 被引量:1
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作者 辜永红 尹洪剑 《新型工业化》 2021年第5期221-224,226,共5页
运用基于密度泛函理论(density functional theory)简称DFT中的Castep(MS6.0)软件包进行仿真模拟计算,全面系统分析了纯TiO_(2)、氮(N)与铬(Cr)、锰(Mn)共掺杂及NH_(3)吸附含氧空位缺陷的锐钛矿型TiO_(2)能带结构图、态密度图和光学性... 运用基于密度泛函理论(density functional theory)简称DFT中的Castep(MS6.0)软件包进行仿真模拟计算,全面系统分析了纯TiO_(2)、氮(N)与铬(Cr)、锰(Mn)共掺杂及NH_(3)吸附含氧空位缺陷的锐钛矿型TiO_(2)能带结构图、态密度图和光学性质图。分析表明:金属(Cr/Mn)与非金属N共掺杂和NH_(3)吸附TiO_(2)表面相比较,NH_(3)吸附更能改善TiO_(2)的光催化活性。NH_(3)的负电荷中心正对含一个氧空位缺陷的TiO_(2)(101)清洁表面进行吸附后,优化后吸附距离较其它两种吸附显示最小,使TiO_(2)(101)表面的晶体结构得到了充分优化,在三种吸附形式中其吸附结构显示最稳定,其吸附后的吸附能也表现为最大。另外由态密度图中TDOS的分析可知,在费米能级附近,掺杂原子的2p、3d电子在价带是否形成新的态密度峰会直接影响光学性质的变化。该研究为锐钛矿相TiO_(2)作为传感器材料的应用提供了实验参考依据。 展开更多
关键词 第一性原理 掺杂tio_(2) 锐钛矿 表面吸附
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Catalytic Performance and Characterization of Anatase TiO_(2) Supported Pd Catalysts for the Selective Hydrogenation of Acetylene 被引量:4
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作者 GAO Xiao-Ping GUO Zhang-Long +2 位作者 ZHOU Ya-Nan JING Fang-Li CHU Wei 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第3期602-610,共9页
Anatase TiO_(2)nanospindles containing 89%exposed{101}facets(TIO_(2)-101)and nanosheets with 77%exposed{001}facets(TiO_(2)-001)were hydrothermally synthesized and used as supports for Pd catalysts.The effects of the T... Anatase TiO_(2)nanospindles containing 89%exposed{101}facets(TIO_(2)-101)and nanosheets with 77%exposed{001}facets(TiO_(2)-001)were hydrothermally synthesized and used as supports for Pd catalysts.The effects of the TiO_(2)materials on the catalytic performance of Pd/TiO_(2)-101 and Pd/TiO_(2)-001 catalysts were investigated in the selective hydrogenation of acetylene to polymer-grade ethylene.The PdfTiO_(2)-101 catalyst exhibited enhanced performance in terms of acetylene conversion and ethylene yield.To understand these effects,the catalysts were characterized by H_(2)temperature-programmed desorption(H_(2)-TPD),H_(2)temperature-programmed reduction(H=-TPR),transmission electron microscopy(TEM),pulse CO chemisorption,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and thermogravimetric analysis(TGA).The TEM and CO chemisorption results confirmed that Pd nanoparticles(NPs)on the TiO_(2)-101 support had a smaller average particle size(1.53 nm)and a higher dispersion(15.95%)than those on the TiO_(2)-001 support(average particle size of 4.36 nm and dispersion of 9.06%).The smaller particle size and higher dispersion of Pd on the Pd/TiO_(2)-101 catalyst provided more reaction active sites,which contributed to the improved catalytic activity of this supported catalyst. 展开更多
关键词 Pd/tio_(2)catalyst Acetylene selective hydrogenation Anatase tio_(2) {101}plane Structure characterization
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含氧空位锐钛矿表面的非金属杂质对其吸附NH_3特性的影响 被引量:3
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作者 田芸 张晓华 +2 位作者 冯庆 陈小雨 周康 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期93-101,F0002,共10页
【目的】金属氧化物光学气敏材料可用来灵敏检测环境气体成分及浓度,而对这一材料的掺杂是改善其光学气敏特性的一种重要途径。【方法】基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面掺杂非金属C、N、F... 【目的】金属氧化物光学气敏材料可用来灵敏检测环境气体成分及浓度,而对这一材料的掺杂是改善其光学气敏特性的一种重要途径。【方法】基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面掺杂非金属C、N、F对NH_3分子吸附,对掺杂后锐钛矿TiO_2(101)表面结构的稳定性、NH_3分子吸附后表面结构的稳定性、态密度、电荷分布、差分电荷密度、光学性质给以理论分析。【结果】分析发现:非金属杂质C,N,F易掺杂于有氧空位的TiO_2(101)表面,且有基底的稳定性从大到小依次为C,N,F;杂质元素掺杂于基底表面提高了基底表面氧空位的氧化性,更有助于NH_3分子的吸附,且杂质元素对基底氧空位氧化性的贡献从小到大依次为C,N,F;通过态密度和光学性质分析,NH_3分子吸附在C和N掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面相对于无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面降低了材料在可见光范围内的利用率;而吸附在F元素掺杂于含氧空位TiO_2(101)基底表面对可见光范围内的利用率相对于吸附在无掺杂含氧空位TiO_2(101)基底表面的利用率提高了5倍。【结论】掺杂F元素显著的提高了材料的光学气敏传感能力。 展开更多
关键词 锐钛矿tio2(101) NH3分子 密度泛函理论 表面掺杂 表面吸附
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