Fe(III)掺杂对TiO2光催化活性的影响机理.pdfVIP

2005 年8 月 重庆大学学报（自然科学版） Aug. 2005 第28 卷第8 期 JournaI of Chongging University（NOturOI Science Edition ） VoI. 28 No. 8 文章编号：1000 - 582X（2005 ）08 - 0096 - 04 Fe（III ）掺杂对Tio2 光催化活性的影响机理＊ 1 1 1 2 付 川 ，陈书 鸿 ，傅 杨 武 ，胡 杰 （1. 重庆三峡学院化学工程系，重庆 万州 404000 ；2 . 重庆大学 化学化工学院，重庆 400030 ） 摘 要：采用平面波赝势（PWPP ）方法进行密度泛函（DFT ）总能量计算，优化了Tio 超晶胞构型参 2 数，模拟计算了Fe（III ）掺杂锐钛矿Tio 对能隙、Fermi 能级、态密度的影响. Fe （III ）掺杂锐钛矿Tio 晶 2 2 体后禁带（!g ）变小，Tio 的Fermi 能级降低，使Tio 的吸收带红移，同时电子- 空穴在表面的复合几率 2 2 降低，从而增强了光催化的活性. 关键词：二氧化钛；光催化活性；平面波赝势 中图分类号：o643. 36 文献标识码：A 二氧化钛光催化降解作为一种环境友好技术已备 初始笛卡儿坐标如表1. 受关注. 如何加快电子电荷转移反应速率，降低光生电 子- 空穴对（e - - h + ）的复合，以及拓展和提高催化 性能，仍是推广二氧化钛光催化降解技术所面临的主 要难题. 在Tio 光催化体系中掺杂Fe （III ）是提高Tio 光 2 2 催化活性的有效途径之一. 文献［1 - 2 ］探讨了在Tio2 掺杂Fe（III ）离子对活性艳红染料X B 、葡萄糖等物 3 质的光催化降解活性的影响. X - ray 、XPS 等技术的运 用也解释了掺杂Fe （III ）是提高Tio 光催化活性的原 2 因，但对于导致光催化活性增强的量子化学机理还缺 乏很好的认识. 笔者采用平面波赝势（PWPP ）方法执 行密度泛函（DFT ）总能量计算，从量子化学的角度对 图1 锐钛型Tio 晶胞结构 Fe（III ）掺杂Tio 催化剂活性增强的机理进行探讨. 2 2 1 Tio 晶胞计算模型 2 锐钛型Tio 的晶体属四方晶系，4/ mmm 点群. 在 2