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光誘起表面化学反応の理論的研究

光诱导表面化学反应的理论研究

基本信息

批准号：
14050034
负责人：
山下晃一
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)炭素ドープした酸化チタンのバンド構造:最近、酸化チタンに窒素、イオウ、炭素、リンなどをドープすることにより、吸収端が可視光領域までシフトするとの実験結果が報告されている。そこで光吸収スペクトルに構造の見られる炭素ドープした酸化チタンについて、ルチル結晶構造のスーパーセルを用いて、局所密度近似(LDA)での全電子バンド計算(FP-LAPW)を行った。TiO_2とTiO_<2-x>C_x(x=0.25)の各原子に対する状態密度は、炭素ドープした場合、炭素原子の2s,2pバンドが酸素原子の2Pバンドの前後に現れ、特にC2pバンドが02pとTi3dの間のバンドギャップを埋める形になった。またx=0.5の場合、C2pバンドは02pとTi3dの間のバンドギャップをほぼ完全に埋めた。LDA近似でのTiO_2のバンドギャップは1.498eVと得られ、実験値3.049-3.8eVと比較して過小評価した。一方Green関数と乱雑位相近似に基づくGW法により自己エネルギー補正を行ったギャップ値は3.171eVとなり大幅に改善された。 (2)酸化チタン表面への水分子の吸着過程:酸化チタン光触媒反応ではOHラジカル等の酸素活性種の関与が指摘されている。また光誘起超親水現象は酸化チタン表面のブリッジング酸素の存在など表面の原子配置に影響されると指摘されている。そこで、まず酸化チタン表面での水分子の吸着過程についてB3LYP/LANL2DZレベルでの密度汎関数法計算を行った。酸化チタン表面での水分子の吸着過程については、これまで分子状吸着であるか、あるいは解離吸着であるか、実験的、理論的にも議論が分かれているが、クラスターモデルを用いた計算結果から、解離吸着、分子状吸着について吸着エネルギーは、それぞれ1.06eV、1.87eVと得られ分子状吸着の方がより有利であると予測された。

(1)The structure of carbon dioxide solution: recently, the structure of carbon dioxide solution, carbon dioxide solution. All electron calculations (FP-LAPW) based on the local density approximation (LDA) were carried out. The density of state of TiO_2 and TiO_<2-x>C_x(x=0.25) atoms varies from carbon atom to carbon atom, from carbon atom to carbon atom. The field combination of x=0.5, C2p and Ti3d is completely buried. LDA approximation of TiO_2 is 1.498eV and 3.049-3.8eV. A Green number and phase approximation method are used to improve the quality of the product. (2)The adsorption process of water molecules on the surface of acidified catalyst: the relationship between acidified photocatalyst and active species such as OH, etc. The photoinduced superhydrophilicity is influenced by the presence of acid on the surface and the atomic configuration of the surface. The adsorption process of water molecules on the surface of the acid layer was calculated by density function method. The adsorption process of water molecules on the surface of acidified water molecules is discussed in detail. The results of calculation are 1.06eV and 1.87eV. The molecular adsorption is favorable.