β-AgVO3電子結(jié)構(gòu)與光吸收性能的理論研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染的日益嚴重，利用半導(dǎo)體光催化劑降解污染物受到了人們極大關(guān)注。單斜相β-AgVO3的禁帶寬度只有2.11 eV，對可見光有明顯的光響應(yīng)，是一種新型的半導(dǎo)體光催化劑。但目前人們對β-AgVO3的光催化機理的認識尚不統(tǒng)一，缺少相應(yīng)的理論研究。本文采用基于密度泛函理論(DFT)框架下第一性原理研究了完整β-AgVO3晶體、空位缺陷型β-AgVO3晶體和Cu、Fe元素摻雜β-AgVO3的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)。主要結(jié)論如下：

2、r>　　1、采用GGA方法和GGA+U方法分別對完整的β-AgVO3晶體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和計算，對比兩種方法下得到的晶格參數(shù)和帶隙值，可以得出當Ag-4d軌道電子U值為6 eV和V-3d軌道電子U值為2.7 eV時，GGA+U方法下的帶隙值與實驗值相符合。通過計算完整β-AgVO3晶體的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，知道完整晶體的價帶頂主要由Ag-4d軌道和O-2p軌道高度雜化形成，導(dǎo)帶底主要由V-3d軌道形成。
　　2、通過比較不同Ag空位和O

3、空位的形成能，我們確定了β-AgVO3中主要形成Ag3空位和O1空位，并且Ag空位較O空位更容易形成。Ag3空位和O1空位存在都使得β-AgVO3帶隙有一定程度的減小；Ag3空位使β-AgVO3呈現(xiàn)p-型半導(dǎo)體性質(zhì)，而O1空位使β-AgVO3呈現(xiàn)n-型半導(dǎo)體性質(zhì)。Ag3空位和O1空位對晶體在可見光范圍內(nèi)的光吸收影響較小。
　　3、我們選取Cu、Fe兩種金屬元素分別對晶體中的Ag元素進行替位摻雜。結(jié)果表明：摻雜Cu、Fe元素會在晶體