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第一性原理研究Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性质的影响

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运用第一性原理研究了Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光电性质的影响.计算结果表明富O条件有利于Ag的掺杂,贫O条件不利于Ag的掺杂.Ag掺杂浓度较低时有利于模型的稳定,其在富O或贫O条件下都以AgZn为主要掺杂方式.当Ag掺杂浓度较高时,富O条件下以AgZn-AgZn为主要掺杂方式,贫O条件下AgZn-Agi是较为有利的掺杂方式.富O条件下Ag掺杂较难引入VZn和Oi共存缺陷.贫O条件下优先出现的模型为VO,VO在一定程度上会促进Ag的掺杂.Ag掺杂降低了ZnO的带隙宽度,掺杂浓度越大模型带隙宽度越窄.VZn、VO和Oi缺陷共存不同程度地增加了Ag掺杂模型的带隙宽度.Ag掺杂及VZn和Oi缺陷共存均使ZnO吸收边红移至可见光区,扩展了ZnO对太阳光的吸收范围,而AgZn-VO在可见光范围内依然是透明.在低能区紫外-可见光范围内,AgZn-AgZn表现出更高的光吸收率,但是相应形成能也高于AgZn.VZn的引入提高了AgZn-VZn和AgZn-AgZn-VZn对低能区紫外-可见光的吸收,VO的引入有利于ZnO表面吸附更多的O2进而产生更多的H2 O2和·HO强氧化性物质,即VZn和VO缺陷共存都有利于ZnO光催化性能的提高.
First-Principles Study on the Effects of Ag Doping and Defect Coexistence on the Photocatalytic Properties of ZnO

张海峰、王彬、程彩萍、伊思静

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山西农业大学基础部,晋中 030801

ZnO Ag掺杂 缺陷共存 第一性原理 光催化性质 光电性质

山西省高校科技创新基金山西农业大学科技创新基金国家自然科学基金

2020L01702015YJ10722002077

2021

人工晶体学报
中材人工晶体研究院

人工晶体学报

CSTPCD北大核心
影响因子：0.554
ISSN：1000-985X
年,卷(期)：2021.50(11)
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