v掺杂锐钛矿相tio2的光吸收特性

使用v2o5和乙醇作为v掺杂tio2的滴加液,运用溶胶-凝胶方法制备了不同浓度的v掺杂锐钛矿相tio2的薄膜样品.对这些样品进行了紫外-可见透射光谱实验,发现v掺杂锐钛矿相tio2的光谱响应范围向可见光区域移动,掺杂浓度为1.0%(摩尔分数)时红移效果最明显.此外,运用第一性原理,对v掺杂锐钛矿相tio2的电子结构进行了研究,并运用能带结构理论对实验现象进行了解释.研究中发现:在v掺杂锐钛矿相tio2后,随着v浓度的增加,tio2的禁带宽度逐渐减小,光谱响应范围扩大,能提高它的可见光响应;但是由于掺杂后价带与导带比较接近,容易形成新的空穴-电子复合中心,以及导带区域v3d轨道上电子与ti3d轨道上的电子强关联作用也会降低电子的还原性,所以v浓度的增加会使tio2的光催化性能降低.理论上计算出在v掺杂浓度为6.25%(摩尔分数)时,tio2的光吸收边红移最大,与实验得到的变化趋势相吻合.