2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、NaTaO3作為一種新型的光催化劑,由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性,耐光腐蝕性,無毒等特性近年來得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究。但是由于NaTaO3禁帶寬度大,催化活性低,限制了其進(jìn)一步地應(yīng)用。經(jīng)過廣泛深入的研究發(fā)現(xiàn),摻雜是提高其催化活性和可見光響應(yīng)性的有效方法之一。本文基于密度泛函理論,采用第一性原理模擬方法,研究了非金屬元素B,C,N,F,S,金屬元素Ca,sr,Ba,Nb,Cr,La,Ir摻雜NaTaO3,分析了摻雜對NaTaO3幾何結(jié)構(gòu),電

2、子結(jié)構(gòu),和光學(xué)吸收譜以及催化劑催化活性的影響。
   1、本文首先簡要介紹了在材料科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),對其應(yīng)用、發(fā)展進(jìn)行了敘述。重點(diǎn)描述了第一性原理方法(First-principlesMethod)的基本原理、基本方法、取得的成果等。對其中的密度泛函理論(Density Functional Theory DFT)、局域密度近似(Local DensityApproximation,LDA)、廣義梯度近似(General

3、ized Gradient,Approximation,GGA.)等幾個(gè)重要概念進(jìn)行了簡單說明。
   2、介紹了在理論模擬中用到的Castep軟件包。利用軟件包中的建模工具構(gòu)建了NaTaO3超晶胞模型?;诿芏确汉碚?采用廣義梯度近似方法描述電子的交換-相關(guān)作用并對NaTaO3的晶胞進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到了最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。隨后,計(jì)算并得到NaTaO3晶胞的幾何結(jié)構(gòu),電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)吸收譜。
   3、在優(yōu)化后得到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的基

4、礎(chǔ)上,對超晶胞進(jìn)行摻雜。采用廣義梯度近似方法描述電子的交換-相關(guān)作用并對摻雜后NaTaO3的晶胞進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,計(jì)算并得到摻雜NaTaO3晶胞的幾何結(jié)構(gòu),電子結(jié)構(gòu),和光學(xué)吸收譜。計(jì)算發(fā)現(xiàn),非金屬元素B,C,N,F,S,過渡金屬元素Nb,Cr,Ir摻雜對NaTaO3的幾何結(jié)構(gòu),電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)吸收譜均有顯著地影響。
   4、結(jié)合實(shí)驗(yàn)上獲得催化反應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù),分析了雜質(zhì)能級位置與形態(tài)對NaTaO3光吸收以及光催化效果的影響,認(rèn)為:(1)

5、當(dāng)雜質(zhì)能級位于價(jià)帶頂與O2p軌道雜化或位于導(dǎo)帶底與Ta5d軌道雜化時(shí),能有效減小NaTaO3的禁帶寬度,從而使NaTaO3的吸收帶邊向長波長方向移動(dòng),形成對可見光的吸收。同時(shí)在禁帶中間,由于沒有雜質(zhì)能級的存在,因此不會(huì)造成淬滅中心,可以有效提高光催化性能。(2)當(dāng)雜質(zhì)能級與O2s軌道能量相近,對稱性匹配時(shí),會(huì)在價(jià)帶以下與O2s軌道發(fā)生雜化,使得雜質(zhì)原子與周圍的O原子共價(jià)鍵增強(qiáng),晶胞內(nèi)應(yīng)力增大,進(jìn)而會(huì)使得NaTaO3晶體顆粒尺寸減小,并在

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