我國是人口大國,也是資源消耗大國,生產(chǎn)和生活排放的大量廢物,全靠大自然的降解是不現(xiàn)實的,且有些有機物幾乎不可能自然降解,迫切需要大量的光催化劑加速其降解。如何提高二氧化鈦在可見光范圍內(nèi)的光催化性能是目前光催化領(lǐng)域的熱門課題。本文為鉻、硫摻雜銳鈦礦相二氧化鈦體相性質(zhì)的研究。用Material Studio軟件的CASTEP模塊,系統(tǒng)地研究了Cr/S共摻雜銳鈦礦型二氧化鈦體系的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。在4at.%、8at.%、12at.%三種濃度下,Cr³⁺(同時引入一個負電荷)和S^2-以置換形式摻雜二氧化鈦,計算了各種濃度、摻雜元素及其比例和多種摻雜模型的二氧化鈦能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì),并比較分析其對二氧化鈦性質(zhì)的影響。計算表明:(1)摻雜原子處于不同位置,二氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)不同。(2)隨著鉻原子濃度增大,禁帶寬度減小,當(dāng)濃度為12at.%時,雜質(zhì)能級與導(dǎo)帶連接,禁帶急劇變窄,光吸收強度顯著增大。隨著硫濃度增大,雜質(zhì)能級變化不大,禁帶寬度緩慢減小,光吸收強度稍微增大。(3)隨摻雜濃度提高,雜質(zhì)能級的數(shù)量增多、雜質(zhì)能級位置向?qū)?Cr摻雜時)或...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
        1.1.1 光催化劑的種類
        1.1.2 二氧化鈦光催化技術(shù)的應(yīng)用
    1.2 二氧化鈦光催化原理及研究熱點
        1.2.1 二氧化鈦光催化原理
        1.2.2 光催化劑研究熱點
    1.3 二氧化鈦摻雜對光催化性能的影響
        1.3.1 摻雜影響光催化性能的機理
        1.3.2 金屬摻雜對光催化性能的影響
        1.3.3 非金屬摻雜對光催化性能的影響
        1.3.4 共摻雜對光催化性能的影響
    1.4 摻雜二氧化鈦第一性原理計算
        1.4.1 非金屬摻雜
        1.4.2 金屬摻雜
        1.4.3 非金屬、金屬共摻雜
    1.6 課題研究的背景及研究思路
        1.6.1 課題研究的背景和意義
        1.6.2 課題研究的思路
第二章 計算方法
    2.1 模型的建立
        2.1.1 鉻摻雜模型
        2.1.2 硫摻雜模型
        2.1.3 鉻硫共摻模型
    2.2 計算參數(shù)的選擇
        2.2.1 截斷能的確定
        2.2.2 K點密度的確定
        2.2.3 計算結(jié)果的修正
第三章 鉻摻雜對二氧化鈦性質(zhì)的影響
    3.1 8aT.%CR摻雜模型對二氧化鈦性質(zhì)的影響
        3.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.1.2 摻雜模型對能帶結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.3 摻雜模型對光吸收性能的影響
    3.2 摻雜濃度對二氧化鈦性質(zhì)的影響
        3.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模型的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.2.2 摻雜濃度對能帶結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.3 摻雜濃度對光吸收性能的影響
    3.3 本章小結(jié)
第四章 硫摻雜對二氧化鈦性質(zhì)的影響
    4.1 摻雜濃度對二氧化鈦性質(zhì)的影響
        4.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模型的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.1.2 摻雜濃度對二氧化鈦能帶結(jié)構(gòu)的影響
        4.1.3 摻雜濃度對光吸收性能的影響
    4.2 摻雜模型對二氧化鈦性質(zhì)的影響
        4.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模型的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.2.2 摻雜模型對二氧化鈦能帶結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.3 摻雜模型對二氧化鈦光吸收性能的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 鉻硫共摻對二氧化鈦性質(zhì)的影響
    5.1 8AT.%(CR+S)共摻模型對二氧化鈦性質(zhì)的影響
        5.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模型的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        5.1.2 8at.%(Cr+S)共摻模型對能帶結(jié)構(gòu)的影響
        5.1.3 8at.% (Cr+S)共摻模型對光學(xué)性能的影響
    5.2 12AT.%鉻硫共摻對氧化鈦性質(zhì)的影響
        5.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模型的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        5.2.2 12at.%不同的鉻硫原子比共摻對氧化鈦性質(zhì)的影響
    5.3 鉻硫共摻濃度對二氧化鈦性質(zhì)的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 理論計算與實驗結(jié)果的對比
    6.1 鉻硫單摻雜模型的性質(zhì)對比
    6.2 鉻硫共摻的對比
    6.3 理論計算與實驗數(shù)據(jù)的差異
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 A 碩士期間在學(xué)研究成果



本文編號：3876576