稀土（La/Ce/Pr/Nd）摻雜銳鈦礦相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

編號(hào)：NMJS06569

篇名：稀土（La/Ce/Pr/Nd）摻雜銳鈦礦相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究

作者：李聰 ;鄭友進(jìn) ;付斯年 ;姜宏偉 ;王丹

關(guān)鍵詞： 稀土摻雜銳鈦礦TiO2 第一性原理 電子自旋 吸收光譜

機(jī)構(gòu)： 牡丹江師范學(xué)院理學(xué)院物理系、黑龍江省超硬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,牡丹江157011

摘要： 采用密度泛函理論下的平面波贗勢(shì)方法,建立了未摻雜銳鈦礦TiO2和La/Ce/Pr/Nd單摻雜的銳鈦礦TiO2模型.幾何優(yōu)化后,通過(guò)計(jì)算形成能分析了摻雜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;通過(guò)自旋電子態(tài)密度的計(jì)算分析了各個(gè)摻雜模型的磁性狀態(tài),并采用比較磁性基態(tài)能量的方法對(duì)分析結(jié)果加以驗(yàn)證;討論了各稀土元素?fù)诫s對(duì)銳鈦礦能帶結(jié)構(gòu)和吸收光譜的影響.結(jié)果表明：La/Pr摻雜的銳鈦礦TiO2具有亞鐵磁性,Nd摻雜的銳鈦礦具有反鐵磁性,Ce摻雜銳鈦礦為順磁體;Ce摻雜對(duì)銳鈦礦能帶結(jié)構(gòu)影響較小,吸收光譜紅移不明顯,而La/Nd摻雜則能有效提升銳鈦礦對(duì)可見(jiàn)光的吸收系數(shù),Pr摻雜能使銳鈦礦TiO2在紅外光區(qū)出現(xiàn)吸收峰.