α,β,γ,δ,ε,η-Bi2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

摘要 基于密度泛函理论的CASTEP模块研究了α, β, γ, δ, ε和η-Bi2O3晶型,计算分析了其几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质.结果表明, α, ε和η相均为层状结构,其中, α和ε相为单层-Bi-O-结构,而η相为双层-Bi-O-结构; β, γ和δ相为-Bim-On-交错结构,其中δ相交错尤为密集,呈现导体特性.各晶相的导带均由Bi 6p态构成,价带由O2p态起主导作用.电势电位分析结果表明, 6种晶相价带电位均在H2O/O2之下,具有强氧化能力,与实验报道的光催化氧化能力大小顺序γ-Bi2O3> β-Bi2O3> α-Bi2O3> δ-Bi2O3一致,而导带还原电位低于H2/H2O,预测纯Bi2O3很难具备催化产氢能力.光学性质分析发现, γ和δ相的起始响应波长较大,说明其应具备红外激发的性质.这些结果可为获得偏红外激发和较宽光谱响应的Bi2O3材料研究提供理论基础,为研发和应用Bi2O3及其复合物提供重要的指导