cu掺杂a-tio2电子结构和光学性质的第一性原理研究

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1、Cu掺杂A-TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究潘凤春林雪玲高华王旭明赵雪陈焕铭宁夏大学物理与电子电气工程学院摘要：利用棊于密度泛函理论的第一性原理计算研宄丫Cu掺杂的A-TiO2的电子结构和光学性质.结果丧明，p型Cu掺榮会在禁带中引入榮质能级，同时杂质能级的数H随着掺杂Cu原子的增加而增多.由于杂质能级的出现，掺杂体系的禁带宽度变宽但有效禁带宽度降低，电子从低能级向高能级跃迁所需的光子能量变小，掺杂体系吸收谱的吸收峰发生明显的红移.掺杂体系在可见光区（680nm处）出现新的吸收峰，当Cu原子掺杂摩尔分数为4.

2、17%时，八-1402对可见光的净吸收最优，可有效提升A-Ti02光催化剂的性能.可为制备高效的打02半导体光催化材料研宄提供参考.关键词：第一性原理计算;Cu掺杂;T102;电子结构;光学性质;作者简介：潘凤春（1980—），男，讲师，博士研究生，主要从事计算材料科学研宄，（电子信箱）nxupfc@163.com.作者简介：林雪玲（1982—），女，副教授，博士，主要从事计算材料科学研究,（电子信箱）nxulxl@163.com.收稿日期：2017-07-20基金：宁夏自然科学基金资助项FI（NZ17039）TheF

3、irst-PrinciplesCalculationsStudyonElectronicStructuresandOpticalPropertiesofCuDopedA-Ti02PanFengchunLinXuelingGaoHuaWangXumingZhaoXueChenHuanmingSchoolofPhysicsandElectronic-ElectricalEngineering,NingxiaUniversity;Abstract：Thearticlecalculatedandstudieddifferent

4、concentrationsofCu-dopcclA-Ti02electronicstructuresandopticalpropertieswithfirstprinciplescalculationsbasedondensity-functional-theory.Theresultshowsthat,ptypeCudopingwillbringinimpurityenergylevelinforbiddenzone,thenumberofimpuritylevel,meanwhile，willincreaseas

5、theadditionofCu-dopedatom,andthewidthofforbiddenzoneofdopingsystemwillbebroadenastheappearanceofimpuritylevel,buttheeffectiveforbiddenbandturnsnarrow.Theenergyofelectronsrequiredtotransitionfromalow-energytoahighenergylevelwilldecrease,theopticalabsorptionspectr

6、umpeakofdopingsystemshowsdistinctredshift,andthedopingsystemshowsanewabsorptionpeakatvisibleregion(680nm).TheCu-dopedA~Ti02netabsorptiontovisiblelightturnsoptimumwhenthedopingdensityofCuatomreaches4.17%.Stableabsorptionofvisiblelightcaneffectivelypromotetheperfo

7、rmanceofA~Ti02photocatalyst，andcanprovidereferenceforpreparationofhigh-efficiencyA-Ti02semiconductorphotocatalysismaterialresearch.Keyword：thefirst-principlescalculations;Cudoping;Ti02;electronicstructure;opticalproperties;Received：2017-07-20人类社会的高速发展导致自然资源的过度开采

8、和自然环境的严重污染，而与人类生活密切相关的是水体污染和大气污染，但由于大气污染在降水后有所缓解，水体污染冰是最主耍的环境污染问题IU.对水污染最常见的处理方法是吸附法和物理沉降法.吸附法和物理沉降法只能将污染物吸附、聚集起来，不能将其转化为无污染的小分子物质m.而化学氧化法是有效K环境友好的方法，它是利用强氧化剂将水污染屮有机物