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La-Ce共掺杂锐钛矿TiO_2的缺陷形成能和电子结构分析

谭敏  方志杰  王栋  张金省  
【摘要】:采用基于密度泛函的第一性原理研究了稀土元素La、Ce共掺杂锐钛矿相TiO_2的缺陷形成能,缺陷电荷转变能级以及电子结构.研究发现,富氧状态下La、Ce掺杂以及La-Ce共掺的缺陷形成能均为负值,而贫氧状态下La、Ce掺杂形成能为正,表明La、Ce的掺杂TiO_2只能在氧气氛制备条件下进行;替代Ti掺杂缺陷电荷转变能级计算结果表明:0/1-的缺陷电荷转变能级分别位于VBM上面0.522 eV及2.440 eV处;与纯锐钛矿相TiO_2相比,La、Ce单掺杂以及La-Ce共掺杂均能减小TiO_2的禁带宽度,但共掺杂体系的禁带宽度更窄,因此共掺杂体系将更有利于提高TiO_2对可见光的响应能力和光催化性能.

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