掺杂锐钛矿相TiO2光催化材料的第一性原理研究

本项目采用第一性原理平面波超软赝势方法，系统研究镧系及贵金属离子掺杂引起锐钛矿相TiO2晶体结构、电子结构和光学性质变化的微观机制，以及掺杂原子能级与TiO2能级间相互作用的规律，并建立相应的理论模型，揭示光激发、光生载流子输运与晶体结构、能带结构及掺杂元素之间的相互关系，分析掺杂影响光催化活性的机理，以期达到拓宽TiO2光谱吸收范围和提高光催化活性的目的。在此基础上，将理论研究结果用于指导材料制备及光催化机理的研究，同时对理论分析计算结果进行验证。本项目所采用的方法可有效克服目前光催化研究中普遍存在的盲目性和重复性问题，其预期成果不仅可为镧系和贵金属离子掺杂改性TiO2的机理研究提供科学依据，而且可为该类材料的制备及应用研究提供理论指导。云南省拥有丰富的TiO2资源，本项目的研究成果将为TiO2产品的深加工、变资源优势为技术优势提供技术支撑。