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《太原理工大学》 2017年
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β-AgVO_3电子结构与光吸收性能的理论研究

任超  
【摘要】:随着环境污染的日益严重,利用半导体光催化剂降解污染物受到了人们极大关注。单斜相β-AgVO_3的禁带宽度只有2.11 eV,对可见光有明显的光响应,是一种新型的半导体光催化剂。但目前人们对β-AgVO_3的光催化机理的认识尚不统一,缺少相应的理论研究。本文采用基于密度泛函理论(DFT)框架下第一性原理研究了完整β-AgVO_3晶体、空位缺陷型β-AgVO_3晶体和Cu、Fe元素掺杂β-AgVO_3的几何结构、电子结构和光学性质。主要结论如下:1、采用GGA方法和GGA+U方法分别对完整的β-AgVO_3晶体进行结构优化和计算,对比两种方法下得到的晶格参数和带隙值,可以得出当Ag-4d轨道电子U值为6 eV和V-3d轨道电子U值为2.7 eV时,GGA+U方法下的带隙值与实验值相符合。通过计算完整β-AgVO_3晶体的能带结构和态密度,知道完整晶体的价带顶主要由Ag-4d轨道和O-2p轨道高度杂化形成,导带底主要由V-3d轨道形成。2、通过比较不同Ag空位和O空位的形成能,我们确定了β-AgVO_3中主要形成Ag3空位和O1空位,并且Ag空位较O空位更容易形成。Ag3空位和O1空位存在都使得β-AgVO_3带隙有一定程度的减小;Ag3空位使β-AgVO_3呈现p-型半导体性质,而O1空位使β-AgVO_3呈现n-型半导体性质。Ag3空位和O1空位对晶体在可见光范围内的光吸收影响较小。3、我们选取Cu、Fe两种金属元素分别对晶体中的Ag元素进行替位掺杂。结果表明:掺杂Cu、Fe元素会在晶体的禁带中引入杂质能级,掺杂Cu引入的杂质能级在禁带中部区域,掺杂Fe引入的杂质能级靠近导带底,杂质能级的出现增强了晶体在可见和红外波段的光吸收。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O469

【参考文献】
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