空穴调控的阴阳离子共掺杂TiO2 高可见光催化性能的理论研究

基本信息
批准号:11247318
项目类别:专项基金项目
资助金额:5.00
负责人:赵冬秋
学科分类:
依托单位:安阳师范学院
批准年份:2012
结题年份:2013
起止时间:2013-01-01 - 2013-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:马东伟,于凤军,马秀艳,贾拴稳
关键词:
电子结构离子共掺杂TiO2光催化活性密度泛函理论
结项摘要

(限3000 Characters):The passivated codoping approach and the noncompensated anion-cation codoping one are typical methods used in designing ions-codoped TiO2 materials. However,which approach is more advantageous in promoting their photocatalitic activity is still disputable. There is also controversy on the band gap states caused by codoping: some researchers suggested that they were positive to enhance the visible light photocatalitic efficiency, while others disagreed about this point. The argument has been an obstacle to develop novel TiO2-based photocatalysts. Therefore, based on the aim of hydrogen production through the photoelectrochemical water splitting, a new programme satifying with the optimal codoping method has been proposed, and the N/C-M(Cr、Mo、W)codoped TiO2 including holes with various ratios of anions to cations will be systematically investigated using the first-principles calculations in the project. The models of ions-codoped TiO2 will be constructed through adjusting the ratios of anions to cations, and then all the modeled systems are calculated. Finally, a rational program will be screened out, which is different from the present methods, and the doped systems whose band gap states serve to promote their photocatalitic activity are obtained, offering a new way to design TiO2-based high-performance photocatalysts.

(限400 字):离子钝化共掺杂和离子非补偿性共掺杂是目前比较盛行的两种离子共掺杂TiO2的方法。然而哪种方法更有利于光催化活性的提高尚存争议。其中对共掺杂引起的带隙态,有研究者认为它不利于可见光催化效率的提高,也有人认为对可见光催化活性起促进作用。这两种不一致的观点影响了离子共掺杂方案的确定,不利于新型光催化剂的开发。因此本项目基于光催化制氢的目的提出满足最佳离子共掺杂方法的新方案,采用第一性原理计算对含空穴的N/C-M(Cr、Mo、W)阴阳离子共掺杂的TiO2展开系统的理论模拟研究,首先构建含不同阴阳离子配比的掺杂模型,然后通过计算研究筛选出不同于当前两类配比方法的合理方案,找到带隙态并不总是起抑制光催化活性作用的实例,为高性能TiO2基光催化材料的设计提供新思路。

项目摘要

离子钝化共掺杂和离子非补偿性共掺杂是目前比较盛行的两种离子共掺杂TiO2的方法。然而哪种方案更有利于光催化活性的提高尚存争议。对共掺杂引起的带隙态,有研究者认为它不利于可见光催化效率的提高,也有人认为对可见光催化活性起促进作用。这两种不一致的观点影响了离子共掺杂方案的确定,不利于新型光催化剂的开发。为解决这一难题,本课题基于光催化制氢机理,提出满足最佳离子共掺杂方案的新标准:掺杂体系(确保其稳定存在)的电子结构应是其价带被尽量抬高而导带不受影响,同时在带隙中或价带边引进态密度强度相对较大和离域性相对较强的电子态。.本项目采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对N/C-M(Cr、Mo、W)阴阳离子共掺杂的TiO2展开系统的理论模拟研究。首先构建含不同阴阳离子配比的掺杂模型;然后通过计算研究筛选出不同于当前两类配比方法的合理方案,即N-(Mo和W)阴阳离子配比为3:1的掺杂体系,该体系相对稳定,其电子结构性质与本课题提出的假设相符;最后结合已有实验数据,系统研究了N、NH和N2H掺杂的体系,通过计算确定了N2H掺杂体系的计算结果与实验相符,找到了带隙态并不总是起抑制光催化活性作用的实例,这从实验和理论方面进一步验证了该假设的正确性。这些研究成果将为高性能TiO2基制氢光催化剂的设计提供新思路。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

赵冬秋的其他基金

相似国自然基金

1

共掺杂TiO2可见光光催化活性协同效应的理论研究

批准号:11347157
批准年份:2013
负责人:曹铃
学科分类:A25
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
2

自组装三维多孔共掺杂TiO2可见光光催化性能及耐久性的研究

批准号:21371114
批准年份:2013
负责人:曹广秀
学科分类:B0502
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
3

强相互作用的阴阳离子共掺杂调控钠电池层状正极材料及其循环性能的影响机制

批准号:51802085
批准年份:2018
负责人:代冬梅
学科分类:E0208
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

过渡金属离子的掺杂对TiO2光催化性能的影响机理研究

批准号:51072019
批准年份:2010
负责人:曹文斌
学科分类:E0206
资助金额:37.00
项目类别:面上项目