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文檔簡介
1、本文采用第一性原理方法,以層狀模型為基礎,研究了TiO2/WO3、TiO2/石墨烯和WO3/石墨烯復合材料的幾何結構和電子屬性、光學屬性和光催化機理;并以水熱法制備了具有超強吸附性能的TiO2/WO3/石墨烯三元復合納米材料,可以輕易地除去水中的羅丹明B。具體研究內(nèi)容分述如下:
1.采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了銳鈦礦型TiO2/石墨烯復合納米材料的界面性質(zhì)及其對可見光響應的影響。與石墨烯復合之后,C2p軌道與O2
2、p軌道雜化導致價帶頂部所對應的電位更負一些,使得帶隙減小。TiO2/石墨烯復合納米材料中的電子受光照時可從新的價帶(C2p軌道)躍遷到導帶(Ti3d軌道),有效地抑制了光生電子和空穴的復合。
2.對高比例(001)表面銳鈦礦型TiO2/石墨烯復合納米材料(TiO2(001)/G)進行了分子模擬和計算,分析了石墨烯的摻入對能帶結構、界面電荷遷移和可見光響應等性質(zhì)的影響。TiO2(001)/G的帶隙顯著減小(0.47eV),促使吸
3、收邊發(fā)生紅移。價電子受光照激發(fā)后可由TiO2遷移到石墨烯,從而使光生電子-空穴對分離開來,光量子效率得以提升。
3.通過構建WO3和石墨烯復合體系結構模型并執(zhí)行第一性原理計算,深入探討了與石墨烯復合對立方型WO3的界面電荷轉(zhuǎn)移和可見光響應等方面的影響,并在此基礎上闡釋了該復合光催化劑的催化性能提高的機理。
4.以層狀結構模型為基礎對不同配比的(WO3)x/(TiO2)y復合納米材料的幾何和電子性質(zhì)進行了模擬研究。計算
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