掺Pb锐钛矿型TiO2晶胞几何和电子结构的第一原理计算

稀有金属材料与工程, 2009, 38(z1): 378-381.

掺Pb锐钛矿型TiO2晶胞几何和电子结构的第一原理计算

曹红红 ^1, , 张颖 ^2, , 吕广宏 ^3, , 王天民 ^4, , 陈军 ^5,

1.北京航空航天大学,北京,100083

2.北京航空航天大学,北京,100083

3.北京航空航天大学,北京,100083

4.北京航空航天大学,北京,100083

5.北京计算物理与应用数学研究所,北京,100088

基金项目: 国家自然科学基金(50732004)

关键词：锐钛矿型TiO2 , Pb , 电子结构 , 第一原理计算

First-Principles Calculations of Cell Geometry and Electronic Structure for Pb Doped Anatase TiO2

采用第一原理方法,计算了Pb掺杂锐钛矿型TiO2的晶胞几何结构和电子结构,由于Pb的原子半径大于Ti,掺Pb后晶胞体积明显增大;水平方向和顶点方向的Pb-O键键长比相应的Ti-O键键长增长.由于Pb与O原子的sp轨道杂化作用,与Pb近邻的O原子p电子态出现尖锐的峰,并使处于第一价带的p电子态的带宽由4.6 ev增至7.3 ev;同时O的p轨道产生空态.掺杂后系统的导带底由Pb的p轨道构成.Pb掺杂使得锐钛矿型TiO2的能隙大幅度减小,因此,可以通过掺杂Pb实现对于锐钛矿型TiO2的能带调制,从而改变TiO2的光催化性能.计算结果与实验趋势相符.

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