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锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

杨英 冯庆

杨英, 冯庆. 锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2116-2121.
引用本文: 杨英, 冯庆. 锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2116-2121.
Yang Ying, Feng Qing. Sensing mechanism of anatase TiO2(101) surface adsorption of CO2 molecules[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(7): 2116-2121.
Citation: Yang Ying, Feng Qing. Sensing mechanism of anatase TiO2(101) surface adsorption of CO2 molecules[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(7): 2116-2121.

锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

基金项目: 

国家自然科学基金(61274128,1106129);重庆市自然科学基金(cstc2013jcyjA0731,cstc2014jcyjA50015);重庆市教委科学技术研究项目(KJ120614)

详细信息
    作者简介:

    杨英(1978-),女,讲师,硕士,主要从事原子分子物理的理论研究。Email:ying_yang@126.com

  • 中图分类号: O469;O482.3

Sensing mechanism of anatase TiO2(101) surface adsorption of CO2 molecules

  • 摘要: 对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法, 模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为, 对吸附能, 吸附距离, 电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明: CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面, 且表面O空位的浓度越高, 吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值, 吸附后的结构稳定, 且以O端吸附为主, 为此, 分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现, 当最佳模型吸附稳定后, 含O空位表面为P型杂质, 又有CO2分子中的2p电子掺入, 在费米能级附近出现新峰值, 改善了TiO2材料的光学性质, 体现出较好的光学气敏传感特性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-11
  • 修回日期:  2014-12-20
  • 刊出日期:  2015-07-25

锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

    作者简介:

    杨英(1978-),女,讲师,硕士,主要从事原子分子物理的理论研究。Email:ying_yang@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(61274128,1106129);重庆市自然科学基金(cstc2013jcyjA0731,cstc2014jcyjA50015);重庆市教委科学技术研究项目(KJ120614)

  • 中图分类号: O469;O482.3

摘要: 对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法, 模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为, 对吸附能, 吸附距离, 电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明: CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面, 且表面O空位的浓度越高, 吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值, 吸附后的结构稳定, 且以O端吸附为主, 为此, 分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现, 当最佳模型吸附稳定后, 含O空位表面为P型杂质, 又有CO2分子中的2p电子掺入, 在费米能级附近出现新峰值, 改善了TiO2材料的光学性质, 体现出较好的光学气敏传感特性。

English Abstract

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