稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO_2磁性及光催化活性的第一性原理研究

李聪; 郑友进; 付斯年; 姜宏伟; 王丹

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采用密度泛函理论下的平面波赝势方法,建立了未掺杂锐钛矿TiO_2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO_2模型.几何优化后,通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性;通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态,并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证;讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响.结果表明:La/Pr掺杂的锐钛矿TiO_2具有亚铁磁性,Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性,Ce掺杂锐钛矿为顺磁体;Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小,吸收光谱红移不明显,而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数,Pr掺杂能使锐钛矿TiO_2在红外光区出现吸收峰.

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来源
《物理学报》 |2016年第3期|256-263|共8页
作者
李聪; 郑友进; 付斯年; 姜宏伟; 王丹;
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作者单位

牡丹江师范学院理学院物理系黑龙江省超硬材料重点实验室;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类化学动力学、催化作用;
关键词
稀土掺杂锐钛矿TiO2; 第一性原理; 电子自旋; 吸收光谱;

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