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Nd高掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和吸收光谱的第一原理研究 随着能源危机的加剧和环境污染的严重性,对于清洁能源的需求和环境保护问题的愈加重视,光催化技术逐渐受到广泛关注。纳米粒子均匀掺杂和非均匀掺杂是提高纳米材料光催化性能的有效手段之一。其中,高掺杂矿物锐钛矿相TiO_2是一种极具潜力的光催化材料,其电子结构和光吸收性能有着很重要的影响。本文通过第一性原理计算方法,通过对高掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和吸收光谱的研究,旨在从基础层面探讨提高纳米材料光催化性能的有效途径。 首先,我们采用了VASP计算软件对高掺杂锐钛矿相TiO_2进行了计算。通过计算发现,在高掺杂状态下,锐钛矿相TiO_2的电子结构发生了明显的改变,其导带和价带的位置发生了变化,导带和价带之间的带隙也发生了显著的缩小。这种改变对于锐钛矿相TiO_2的光催化性能有着显著的影响。 同时,我们对高掺杂锐钛矿相TiO_2的吸收光谱进行了研究。通过计算吸收光谱可以了解材料在可见光区域能否吸收能量。在高掺杂状态下,锐钛矿相TiO_2的吸收光谱发生了明显的变化。它在可见光区域的吸收增强,同时吸收峰的位置也发生了变化。这种变化对于锐钛矿相TiO_2的光催化性能有着重要的意义。 继续计算得出,在高掺杂情况下,锐钛矿相TiO_2的电荷密度分布图也发生了很大的变化。从图中可以看出,在高掺杂状态下,锐钛矿相TiO_2的空穴和电子密度都发生了变化。这种变化对于锐钛矿相TiO_2的光催化性能有着重要的意义。 最后,我们通过对两种掺杂方式的对比研究,发现均匀掺杂比非均匀掺杂更有利于高掺杂锐钛矿相TiO_2的光催化性能的提高。 综上所述,通过第一性原理计算方法,可以从基础层面探讨提高纳米材料光催化性能的有效途径。本文通过对高掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和吸收光谱的研究,揭示了高掺杂状态下锐钛矿相TiO_2的电子结构、光谱和电荷密度分布的变化,为光催化技术的研究和发展提供了重要科学参考。