过渡金属元素掺杂对钛酸锶电子结构和光学性质的影响

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1、学校代号：10532学密号：S09072005级：不保密湖南大学硕士学位论文过渡金属元素掺杂对钛酸锶电子结构和光学性质的影响堂僮史请厶姓名；邱波昱垣娃名壁驱整；黄维渲副教攫墙差望僮!物理生丝电王抖堂堂院童些名箍；物理堂迨窒握童旦塑；2Q!垒生主目途窒簦避旦塑；2Q!垒生三旦22量签整．耋虽盒圭廑；．．．谢．生教援一TransitionmetaldopingeffectonstrontiumtitanateelectronicstructureandopticalpropertiesbyQIUBoB。S．(H

2、unanInstituteofScienceandTechnology)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofSciencePhysicsintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHUANGWeiqingMay，20140IIIIIIIIIUIIII!IIIIIIIJY2605889湖南大学学位论文原创-l生声明本人郑重

3、声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：许洫日期：石件年占月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

4、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密囤。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：酃准、导师虢童绎靖日期：劢件年多月砷B日期：办f牛年，月冲B硕士学位论文摘要制约21世纪人类社会可持续发展的两大根本因素是全球的环境问题和能源危机，因此治理环境污染和开发绿色能源是目前科学和工程领域最重要的课题之一。半导体光催化剂具有节能、环保等优点，在制备清洁能源，特别是分解水制氢等方面具有广泛的应用前景。作为一种重要的钙钛矿型氧

5、化物，钛酸锶具有独特的光电性质，具有很高的光催化活性，是一种潜在的高效光催化剂。但钛酸锶的带隙较大，导致其只能吸收占太阳能4％的紫外光，限制了其在实际中的应用。近年来，通过掺杂等方法调控其光催化性能使其对见光响应已成为半导体光催化领域的研究热点之～。本文采用第一性原理方法研究了过渡金属原子Rh、Pd和Ag掺杂对钙钛矿型钛酸锶电子结构、光学性质的影响。取得了以下几方面的研究结果：(1)采用第一性原理方法研究了过渡金属原子Rh掺杂的SrTi03系统，计算表明，Rh杂质原子进入SrTi03优先替换Ti原子；在Rh

6、替换Ti的情况下带隙1．9eV，当Rh替换Sr时带隙为2．9eV。R_h原子掺杂能够红移SrTi03的吸收带边。(2)在Pd掺杂的SrTi03系统中，结果表明Pd杂质会优先替换Sr原子，在Pd替换Ti的情况下，带隙减小为2．3eV，但Pd在带隙中形成的4d态也是光生电子一空穴对的复合中心，从而降低了其光催化活性；在Pd替换Sr的情况下带隙为1．8eV，使其吸收带边发生明显红移。Pd替换Sr的掺杂能够提高SrTi03的光催化活性。(3)对于Ag掺杂的SrTi03系统，我们发现，Ag杂质原子在SrTi03中优先

7、替换Sr原子；在Ag替换Ti的情况下，能带类型变为间接带隙半导体，其直接带隙为2．4eV，间接带隙为1．3eV。而在Ag替换Sr的情况下带隙为2．1eV，掺杂之后减小SrTi03的禁带宽度，从而拓展了SrTi03的光吸收带边。本文计算结果为促进钛酸锶光催化材料的实际应用提供了的理论参考。关键词：第一性原理；密度泛函理论：掺杂；钛酸锶；光催化活性II过渡金属元素掺杂对钛酸锶电子结构和光学性质的影响AbstractInthe21stcentury,globalenvironmentalproblemandene

8、rgycrisisaretwofundamentalfactorsofconstraintthesustainabledevelopmentofhumansociety，forthisreasonenvironmentalpollutionanddevelopmentofgreenenergyresourceisoneofthemostimportanttopicofscienceandengineeringfi