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基垫独创性声明学位论文使用授权书武汉理工大学学位论文独创性声明及使用授权书C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑扩成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位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。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生┟:日期甐本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。导师┟:注:此表经研究生及导师签名后,请装订在学位论文摘要前页。
弋而《¨赣沼秏摘要半导体光催化剂在治理环境污染方面由于其能耗低,反应条件温和,操作简单,可减少二次污染等优势而备受关注,尤其是半导体光催化剂可以降解多种有机污染物,而且在光分解水领域也有着巨大的应用潜力。其中,锐钛矿相丫辛舜罅康氖笛楹屠砺鄯矫娴难芯抗ぷ鳎侨匀淮嬖谧判矶争议,而近十年来由于第一性原理计算理论和高速计算机的发展,量子化学计算已经成为光催化研究方向甚至整个半导体研究领域不可或缺的研究工具。基于第一性原理计算理论,本文采用了计算模块来研究锐钛矿相本征缺陷和掺杂改性的能带结构,为今后的实验研究提供深入的理论支撑和有利的指导方向。主要的研究思路如下:⑸钊胙芯苛巳滞昝纍晶型的晶胞结构和能带结构,分析影响锐钛矿相光催化活性的结构因素;⑸钊胙芯苛丝瘴缓吞钕对蚽嚼啾菊魅毕荻跃宓缱咏峁埂能带结构的影响,分析如何控制中有利于提高光催化活性的本征缺陷;⑾低逞芯苛顺<脑K夭粼佣匀耦芽笙郥艽峁沟挠跋欤ㄌ嫖取代和填隙原子两种掺杂体系。对比分析不同元素掺杂改性对电子结构、能带结构以及催化活性的影响。从完美晶体结构,到本征缺陷体系,再到掺杂体系,本文系统研究了实验中用于改进锐钛矿相的光催化性能的几种方法的理论基础,并且有效地排除了实验中存在的多种影响因素导致实验结果差异而引发的争议,主要得出了以下几点结论:⑷耦芽笙郥粲诩浣哟栋氲继澹鸷焓嗪桶孱芽笙嗍粲谥苯哟半导体,其中锐钛矿的成键作用较强,电子离域化程度大,。锐钛矿相活性比较高,会具有更多的活性表面,适合用在高效光催化领域。⑷耦芽笙郥难蹩瘴恍纬赡芙系停菀资芨髦帜芰考し⒉强位并未有效地减小半导体的禁带宽度。相反,填隙缺陷则有利于减小禁带宽度。其中,瘴缓胱硬粼佑捎诖嬖谧盼闯杉电子态刚好可以在禁带中引入附加能级,有利于使光吸收谱红移。复合缺陷在晶体中形成比较难而且基本没有改变能带结构,但是可以利用距离较近的缺陷的电荷极化作用促进光生武汉理工大学硕士学位论文’
电子一空穴的分离。和奶嫖蝗〈,使得吸收峰值红移。粼尤耦芽笙嗫赡芑岢鱿秩〈鶲和取代街智榭觯两者对于的能带结构的影响有很大差别。〈鶲会降低禁带而且会引入斓赖慕郊幽芗叮琒取代恢貌挥跋旖腔崾筄和电子态分裂在禁带中产生附加能级。⒃诮鹗籼嫖徊粼痈男灾校珻粼邮亲詈玫难≡瘢褻母郊幽芗犊近导带底,对于促进光生电子一空穴的复合作用相对较弱。掺杂之后价带的能带宽度变大了,而能带宽度变大表明电子的离域化程度增加,载流子昭的迁移率就会随之变大。”的填隙掺杂可以有效的降低的禁带宽度,而喾丛虼蟠笤加了其禁带宽度,不利于提高其光催化效果。而且,金属离子的价态改变基本上不会改变半导体的能带结构,因为金属离子的电子量子态不会随着电子数目的多少而变化。关键词:锐钛矿,第一性原理,本征缺陷,掺杂改性,电子结构武汉理工大学硕士学位论文Ⅱ
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