Ce-N共掺锐钛矿TiO2(001)取向电子结构和光学性质

摘要

采用第一性原理研究了Ce和N共掺杂锐钛矿TiO2的稳定性、电子结构和光学性质.结果表明在锐钛矿TiO2中Ce倾向于间隙掺杂,而N更倾向于O替位掺杂;Ce单掺杂和Ce-N共掺杂都能使TiO2带隙宽度减小,同时N原子还能在价带顶引入浅受主能级,有利于可见光的吸收和阻止光生载流子-空穴复合;Ce单掺杂和Ce-N共掺杂锐钛矿TiO2(001)取向都满足光催化制氢条件,因此都具有良好的光催化特性.综合分析带边位置和吸收光谱发现Ce-N共掺杂能有效提高锐钛矿TiO2(001)取向的光催化制氢能力.