铁离子表面掺杂锐钛矿TiO_2(001)面的第一性原理研究

摘要

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe吸附于锐钛矿TiO2(001)面、替位掺杂表面Ti位,以及在横向晶隙和纵向晶隙内部掺杂的晶体结构变化及形成能,讨论了对应的能带结构及态密度的变化。为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在条件下的能带结构及态密度。通过形成能的比较发现:Fe在吸附于晶体表面并向体内迁移时,倾向于掺杂在晶体表面晶隙位置。通过对电子结构及态密度的分析发现:Fe在晶体表面晶隙掺杂较表面氧空位掺杂更有利于TiO2光催化氧化效率的提高。