Impurity Concentration Dependence of Optical Absorption for Phosphorus-Doped Anatase TiO2
Impurity Concentration Dependence of Optical Absorption for Phosphorus-Doped Anatase TiO2
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磷掺杂锐钛矿型 TiO2 光吸收的杂质浓度依赖性
DOI：
10.1021/jp200287n
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发表时间：
2011-04
影响因子：
3.7
通讯作者：
Cheng, Weiren
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Peng, Yanhua;Wei, Shiqiang;He, Jingfu;Liu, Qinghua;Sun, Zhihu;Yan, Wensheng;Pan, Zhiyun;Wu, Yanfei;Liang, Suzhen;Cheng, Weiren
可见光的有效吸收是提高掺杂TiO 2光催化活性的关键。通过第一性原理计算，我们探讨了磷掺杂对介导的光催化活性的影响。结果发现，P杂质倾向于占据阳离子位的TiO 2，更重要的是，存在一个临界的磷浓度约0.7%的太阳光的吸收最大化。在0.7%的低掺杂浓度下，光学能隙变窄了约0.3 eV，而在0.7 - 3.1 atm的高P浓度区域，光学能隙随着P浓度的增加而增加。%.这些结果表明，掺杂剂浓度的依赖性可能是负责许多表面上的争议，在实验中观察到的光吸收。这一发现指出了通过改变掺杂剂含量来定制TiO 2的光吸收的可能性。
The efficient absorption of visible light is crucial for improving the photocatalytic activity of foreign species-doped TiO2. With first-principles calculations, we explore the effects of phosphorus doping on mediating the photocatalytic activity of anatase. It is found that the P impurity tends to occupy the cation site in TiO2; more importantly, there exists a critical phosphorus concentration of about 0.7% for maximizing the absorption of solar light. The optical energy gap is narrowed by ∼0.3 eV at the low doping concentration of 0.7%, whereas it increases with P concentration at the higher P concentration region of 0.7−3.1 atm. %. These results suggest that the dopant concentration dependence might be responsible for numerous seeming controversies of optical absorption observed in experiments. This finding points to a possibility of tailoring the optical absorption of TiO2 by varying the dopant content.
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