Ce和O空位共掺杂TiO2的电子结构与光学性质

采用基于密度泛函理论加U的计算方法,研究了Ce和O空位单(共)掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构和光吸收性质.计算结果表明,Ce和O空位共掺杂TiQ的带隙中出现了杂质能级,且带隙窄化为2.67 eV,明显比纯TiO2和Ce,O空位单掺杂TiO2的要小,因而可提高TiO2对可见光的响应能力,使TiO2的光吸收范围增加.光吸收谱显示,掺杂后TiO2的光吸收边发生了显著红移;在400.0-677.1 nm的可见光区,共掺杂体系的光吸收强度显著高于纯TiO2和Ce单掺杂TiO2,而略低于O空位单掺杂TiO2.此外,Ce掺杂TiO2中引入O空位后,TiO2的导带边从-0.27 eV变化为-0.32 eV,这表明TiO2的导带边的还原能力得到了加强.计算结果为Ce和O空位共掺杂TiO2在可见光光解水方面的进一步研究提供了有力的理论依据.