【摘 要】
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基于密度泛函理论第一性原理研究了C、Co单掺杂以及Co/C共掺杂金红石相Ti O2的电子结构和光学性质,并探究了Co/C共掺杂时C原子替换不同位置O的两种原子位形(C-1和C-2)对Ti O2
【机 构】
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1. 贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025; 2. 贵州大学建筑与城市规划学院，贵阳 550025;
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基于密度泛函理论第一性原理研究了C、Co单掺杂以及Co/C共掺杂金红石相Ti O2的电子结构和光学性质,并探究了Co/C共掺杂时C原子替换不同位置O的两种原子位形(C-1和C-2)对Ti O2结构和性能的影响。结果表明:单掺Co和单掺C均会改变金红矿相Ti O2的能带结构和电子态密度;掺杂Co能有效减小Ti O2的禁带宽度。Co/C共掺杂的2种位形(Co/C-1、Co/C-2)的光谱吸收均优于Co、C单掺杂;当掺杂Co与C的位置互为次近邻关系(即位形Co/C-2)时,得到的带隙最小,其带隙宽度为1.740 e V。Co/C-2共掺杂带隙中存在4条杂质能级,其中2条来自于Co-3d态,另外2条来自于C-2p态;共掺后其带隙减小是C-2p态形成的杂质能级向价带移动的结果。Co/C-2共掺杂体系具有红移范围最广、吸收强度最大的光谱响应,增强了金红石相Ti O2的光吸收性能。
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