第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K_2Ti_6O_(13))的电子结构和光学性质
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【英文篇名】
First-principles study of electronic structures and optical properties of Mn and Cu doped potassium hexatitanate(K_2Ti_6O_(13))
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【作者】
戚玉敏 ;
陈恒利 ;
金朋 ;
路洪艳 ;
崔春翔 ;
【英文作者】
Qi Yu-Min ;
Chen Heng-Li ;
Jin Peng ;
Lu Hong-Yan ;
Cui Chun-Xiang ;
School of Material Science and Engineering ;
Hebei University of Technology ;
School of Physics and Electronic Information ;
Huaibei Normal University ;
【作者单位】
河北工业大学材料科学与工程学院 ;
淮北师范大学物理与电子信息学院 ;
【文献出处】
物理学报
, Acta Physica Sinica , 编辑部邮箱
2018年 06期
【中文关键词】
第一性原理 ;
掺杂 ;
电子结构 ;
红移 ;
【英文关键词】
first-principles ;
doping ;
electronic structures ;
red-shift ;
【摘要】
六钛酸钾(K_2Ti_6O_(13))是宽带隙半导体光催化材料,只能响应波长较短的紫外光.为了使K_2Ti_6O_(13)对可见光响应,本文采用第一性原理方法,研究过渡金属Mn和Cu掺杂改性后K_2Ti_6O_(13)的电子结构和光学性质.计算结果表明:Mn,Cu掺杂后K_2Ti_6O_(13)禁带中出现了杂质能级,这些杂质能级由O 2p和Ti 3d与Mn 3d或Cu 3d态杂化而成.对于Mn掺杂的K_2Ti_6O_(13),其带隙值变小,位于能带中间的杂质能级可作为电子跃迁的桥梁,从而实现了对可见光的吸收.对于Cu掺杂的K_2Ti_6O_(13),其带隙值虽略有增大,但是若考虑将与价带相连的杂质能级,带隙值将大大减小,且此杂质能级可抑制光生载流子的复合,使得掺杂后K_2Ti_6O_(13)吸收带边红移至可见光区并在可见光范围内吸收强度明显增强.总的而言,Mn,Cu的掺杂实现了钛酸钾对可见光的吸收,同时Cu掺杂的效果要优于Mn掺杂的效果.研究结果对K_2Ti_6O_(13)在光催化领域上的应用具有重要的意义.
【英文摘要】
Potassium hexatitanate(K_2 Ti_6 O_(13)) is a kind of wide band-gap semiconductor material with potential applications in photocatalysis. Unfortunately, it only responds to the short wavelengths of ultraviolet light, which seriously limits the utilization efficiency of solar energy. To extend its response to visible light, a promising strategy is to partly substitute some other transition metals for the Ti element. In this work, the electronic structures and optical properties of Mnand Cu-doped K_2 Ti_6 O_(1...
【基金】
国家自然科学基金(批准号:11574108,21103224);
河北省自然科学基金重点专项(批准号:E2016202406)资助的课题~~
【更新日期】
2018-04-19
【分类号】
O643.36
【正文快照】
1引言随着社会工业化的加速发展,环境污染和能源短缺日益加剧,成为全球各国急需解决的两大问题.自1972年Fujishima和Honda!1!发现光催化现象以来,半导体光催化技术逐渐被应用于治理环境污染和转化利用太阳能[5-71.目前使用的光催化材料基本上是宽带隙半导体1^1,它们只能被波长?
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