S和La共掺杂对锐钛矿相TiO2微观结构和性能的影响

摘要：本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纯TiO2、S和La分别单掺杂及共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构、光学性质及带边位置，结果表明：S掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长和原子电荷都发生了变化，导致掺杂后的八面体偶极矩增加，从而有利于光生电子-空穴对的分离，提高TiO2的光催化性能；S掺杂TiO2禁带中出现杂质能级，从而将TiO2的光谱响应红移至可见光区；La掺杂TiO2杂质能级出现在导带而非禁带中，带隙有所减小，吸收光谱的阈值波长发生了一定的红移；而S、La共掺杂TiO2的光谱响应范围向可见光区明显拓展，且氧化还原能力增强，因此S、La共掺杂可显著提高TiO2光催化性能