S、Cr共掺杂锐钛矿TiO 2 的第一性原理研究
发布时间：2024-01-03 18:13
我国是人口大国,也是资源消耗大国,生产和生活排放的大量废物,全靠大自然的降解是不现实的,且有些有机物几乎不可能自然降解,迫切需要大量的光催化剂加速其降解。如何提高二氧化钛在可见光范围内的光催化性能是目前光催化领域的热门课题。本文为铬、硫掺杂锐钛矿相二氧化钛体相性质的研究。用Material Studio软件的CASTEP模块,系统地研究了Cr/S共掺杂锐钛矿型二氧化钛体系的电子结构和光学性质。在4at.%、8at.%、12at.%三种浓度下,Cr3+(同时引入一个负电荷)和S2-以置换形式掺杂二氧化钛,计算了各种浓度、掺杂元素及其比例和多种掺杂模型的二氧化钛能带结构和光学性质,并比较分析其对二氧化钛性质的影响。计算表明:(1)掺杂原子处于不同位置,二氧化钛的能带结构和光学性质不同。(2)随着铬原子浓度增大,禁带宽度减小,当浓度为12at.%时,杂质能级与导带连接,禁带急剧变窄,光吸收强度显著增大。随着硫浓度增大,杂质能级变化不大,禁带宽度缓慢减小,光吸收强度稍微增大。(3)随掺杂浓度提高,杂质能级的数量增多、杂质能级位置向导带(Cr掺杂时)或...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化钛光催化技术的应用
1.1.1 光催化剂的种类
1.1.2 二氧化钛光催化技术的应用
1.2 二氧化钛光催化原理及研究热点
1.2.1 二氧化钛光催化原理
1.2.2 光催化剂研究热点
1.3 二氧化钛掺杂对光催化性能的影响
1.3.1 掺杂影响光催化性能的机理
1.3.2 金属掺杂对光催化性能的影响
1.3.3 非金属掺杂对光催化性能的影响
1.3.4 共掺杂对光催化性能的影响
1.4 掺杂二氧化钛第一性原理计算
1.4.1 非金属掺杂
1.4.2 金属掺杂
1.4.3 非金属、金属共掺杂
1.6 课题研究的背景及研究思路
1.6.1 课题研究的背景和意义
1.6.2 课题研究的思路
第二章 计算方法
2.1 模型的建立
2.1.1 铬掺杂模型
2.1.2 硫掺杂模型
2.1.3 铬硫共掺模型
2.2 计算参数的选择
2.2.1 截断能的确定
2.2.2 K点密度的确定
2.2.3 计算结果的修正
第三章 铬掺杂对二氧化钛性质的影响
3.1 8aT.%CR掺杂模型对二氧化钛性质的影响
3.1.1 结构优化后的晶体结构参数
3.1.2 掺杂模型对能带结构的影响
3.1.3 掺杂模型对光吸收性能的影响
3.2 掺杂浓度对二氧化钛性质的影响
3.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
3.2.2 掺杂浓度对能带结构的影响
3.2.3 掺杂浓度对光吸收性能的影响
3.3 本章小结
第四章 硫掺杂对二氧化钛性质的影响
4.1 掺杂浓度对二氧化钛性质的影响
4.1.1 结构优化后模型的晶体结构参数
4.1.2 掺杂浓度对二氧化钛能带结构的影响
4.1.3 掺杂浓度对光吸收性能的影响
4.2 掺杂模型对二氧化钛性质的影响
4.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
4.2.2 掺杂模型对二氧化钛能带结构的影响
4.2.3 掺杂模型对二氧化钛光吸收性能的影响
4.3 本章小结
第五章 铬硫共掺对二氧化钛性质的影响
5.1 8AT.%(CR+S)共掺模型对二氧化钛性质的影响
5.1.1 结构优化后模型的晶体结构参数
5.1.2 8at.%(Cr+S)共掺模型对能带结构的影响
5.1.3 8at.% (Cr+S)共掺模型对光学性能的影响
5.2 12AT.%铬硫共掺对氧化钛性质的影响
5.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
5.2.2 12at.%不同的铬硫原子比共掺对氧化钛性质的影响
5.3 铬硫共掺浓度对二氧化钛性质的影响
5.4 本章小结
第六章 理论计算与实验结果的对比
6.1 铬硫单掺杂模型的性质对比
6.2 铬硫共掺的对比
6.3 理论计算与实验数据的差异
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录 A 硕士期间在学研究成果
本文编号：3876576
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化钛光催化技术的应用
1.1.1 光催化剂的种类
1.1.2 二氧化钛光催化技术的应用
1.2 二氧化钛光催化原理及研究热点
1.2.1 二氧化钛光催化原理
1.2.2 光催化剂研究热点
1.3 二氧化钛掺杂对光催化性能的影响
1.3.1 掺杂影响光催化性能的机理
1.3.2 金属掺杂对光催化性能的影响
1.3.3 非金属掺杂对光催化性能的影响
1.3.4 共掺杂对光催化性能的影响
1.4 掺杂二氧化钛第一性原理计算
1.4.1 非金属掺杂
1.4.2 金属掺杂
1.4.3 非金属、金属共掺杂
1.6 课题研究的背景及研究思路
1.6.1 课题研究的背景和意义
1.6.2 课题研究的思路
第二章 计算方法
2.1 模型的建立
2.1.1 铬掺杂模型
2.1.2 硫掺杂模型
2.1.3 铬硫共掺模型
2.2 计算参数的选择
2.2.1 截断能的确定
2.2.2 K点密度的确定
2.2.3 计算结果的修正
第三章 铬掺杂对二氧化钛性质的影响
3.1 8aT.%CR掺杂模型对二氧化钛性质的影响
3.1.1 结构优化后的晶体结构参数
3.1.2 掺杂模型对能带结构的影响
3.1.3 掺杂模型对光吸收性能的影响
3.2 掺杂浓度对二氧化钛性质的影响
3.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
3.2.2 掺杂浓度对能带结构的影响
3.2.3 掺杂浓度对光吸收性能的影响
3.3 本章小结
第四章 硫掺杂对二氧化钛性质的影响
4.1 掺杂浓度对二氧化钛性质的影响
4.1.1 结构优化后模型的晶体结构参数
4.1.2 掺杂浓度对二氧化钛能带结构的影响
4.1.3 掺杂浓度对光吸收性能的影响
4.2 掺杂模型对二氧化钛性质的影响
4.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
4.2.2 掺杂模型对二氧化钛能带结构的影响
4.2.3 掺杂模型对二氧化钛光吸收性能的影响
4.3 本章小结
第五章 铬硫共掺对二氧化钛性质的影响
5.1 8AT.%(CR+S)共掺模型对二氧化钛性质的影响
5.1.1 结构优化后模型的晶体结构参数
5.1.2 8at.%(Cr+S)共掺模型对能带结构的影响
5.1.3 8at.% (Cr+S)共掺模型对光学性能的影响
5.2 12AT.%铬硫共掺对氧化钛性质的影响
5.2.1 结构优化后模型的晶体结构参数
5.2.2 12at.%不同的铬硫原子比共掺对氧化钛性质的影响
5.3 铬硫共掺浓度对二氧化钛性质的影响
5.4 本章小结
第六章 理论计算与实验结果的对比
6.1 铬硫单掺杂模型的性质对比
6.2 铬硫共掺的对比
6.3 理论计算与实验数据的差异
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录 A 硕士期间在学研究成果
本文编号：3876576
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3876576.html
教材专著
