毕业论文--浓度对Ag掺杂TiO2的影响的第一性原理研究 

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1、凯里学院毕业论文（或设计）学科代码：070201学号：2011433160本科毕业论文(或设计)题目：浓度对Ag掺杂TiO2的影响的第一性原理研究学院：物理与电子工程学院专业：物理学班级：2011级（1）班学生姓名：王正伟指导教师：曾凡菊2015年3月31日凯里学院毕业论文（或设计）目录摘要II关键词IIAbstractIIKeywordsII0引言11计算方法与模型22结果与分析32.1不同浓度Ag掺杂的体积变化………………………………………………32.2不同浓度Ag掺杂的能带结构变化……………………………………..…..32.3不

2、同浓度Ag掺杂的电子态密度的变化……………………………………42.4不同浓度Ag掺杂的光吸收谱的变化………………………………………63结论6参考文献:7II凯里学院毕业论文（或设计）浓度对Ag掺杂TiO2的影响的第一性原理研究王正伟(凯里学院物理与电子工程学院贵州凯里556011)摘要：本文不同浓度Ag掺杂TiO2的能带结构、态密度和光学性质的计算的原理是利用了密度泛函理论的第一性研究原理。计算结果表明：经过Ag掺杂后的TiO2晶体，TiO2体积增大，TiO2的能带结构的价带上方出现了许多杂质能级，这些杂质能级减小禁带宽度，使电子跃迁

3、的概率和光催化效率都得到了提高。关键词：TiO2；Ag掺杂；第一性原理TheinfluenceoftheconcentrationofAgdopingTiO2firstprinciplesstudyWANGZHENGWEI(SchoolofPhysicsandElectronicEngineering,KailiUniversity,KailiGuizhou556011)Abstract:Inthispaper，differentconcentrationofAgdopingTiO2bandstructure，densityofsta

4、tesandopticalpropertiesofthecalculationoftheprincipleistousetheprincipleoftheprimarystudyofdensityfunctionaltheory．Calculationresultsshowthat：afterAgdopedTiO2crystal，TiO2volumeincreases，theenergybandstructureofthevalencebandofTiO2aboveappearedalotofimpuritylevel，reducet

5、heimpuritylevelforbiddenbandwidth，theelectrontransitionprobabilityandlightcatalyticefficiencyisimproved．Keywords:TiO2；Agdoping；First-principlesII凯里学院毕业论文（或设计）0引言自从1972年日本科学家公布出可以从TiO2电极上电解出水以来，半导体光催化引起了物理学界的广大的注意。TiO2作为一种半导体材料，因其具有价格便宜、无毒无害、化学性质稳定、光催化活性高等特点而广泛应用于环境净化领域。

6、TiO2在自然界中的晶体结构有三种，分别是：板钛铁矿、金红石和锐钛矿。其中，在环境净化领域的二氧化钛锐钛矿相光催化降解各种有毒、有害物质，这是由于二氧化钛锐钛矿相（3.2eV）和金红石相(0.2eV)的禁带宽度比起来略大，锐钛矿相的二氧化钛的光生电子和空穴具有较强还原和氧化能力，具有更好的催化活性[1]。所以在本文中笔者选用到TiO2锐钛矿型晶体结构做研究。在能量大于或等于TiO2禁带宽度的光子照射下，TiO2的价带和导带中的电子跃迁产生具有氧化还原能力的光生电子－空穴对，这些光电子－空穴对会经过一系列输运过程后，通过与在TiO2晶体

7、表面的污染物发生化学反应并使之降解氧化（最终产物甚至为CO2和H2O），这就达到减少污染、环境净化的目的。但是，由于在TiO2体内光生电子－空穴对复合的机率很高，导致减少了光子的利用率，造成了TiO2光催化量子的效率降低，因此怎样提高TiO2光催化的效率便成了目前研究的主要对象，金属离子和非金属离子掺杂二氧化钛是一种有效的方法。引入后，贵金属光生电子接收器能促进复合系统接口处载流子的航空运输，提高光催化效率。目前，能够掺杂于TiO2的元素有很多。在贵金属方面，Pt、Au、Rh等已经成功引入用于提升催化剂的光催化效率；而相对便宜的金属如

8、Fe、Al、Zn等也已用于掺杂；而B、F、N、S等非金属元素掺杂也能使TiO2光催化活性得到提高。相对以上金属非金属来说：用Ag离子掺杂的优势在于Ag本身具有一定的光催化能力，在一定的浓度下的Ag+离子能够杀灭水中和空气