N/C与H共掺杂TiO2表面与亚表面的DFT能量特性研究

本文探讨了"密度函数特征：N/C和H共掺杂对TiO2（001）表面和亚表面体系的影响"这一主题，由黄萍、商波等人合作完成，发表在《中国科技论文在线》上。研究采用密度泛函理论（DFT）这一先进的计算方法，对氮（N）、碳（C）和氢（H）单掺杂以及双掺杂TiO2的表面和亚表面进行了深入的能态和电性质分析。 首先，研究关注的是表面掺杂体系，即(C, H)@SUR。作者发现，这种表面掺杂导致的能带结构更加精确，与之前报道的补偿性掺杂的(N, H)-和(C, 2H)-共掺杂 bulk TiO2 不同，没有在能隙中出现孤立的杂质态。这表明表面掺杂策略在控制TiO2的电学性能上可能具有更高的可控性和稳定性。 相比之下，亚表面掺杂系统，如(N, H)@SUB和(C, 2H)@SUB，其电子结构受到掺杂原子周围环境的影响，显示出轻微的差异。尽管如此，计算结果显示，在所有情况下，亚表面的(C, 2H)@SUB模型显示出潜在的优势，可能是因为它对材料性能的调控更为微妙。 通过这项工作，研究人员揭示了N/C和H共掺杂对TiO2的精细调控机制，这对于优化TiO2作为光催化剂、气体传感器或电子器件中的应用具有重要的理论指导意义。这些发现有助于设计新型功能TiO2材料，提升其在能源转换和环境保护方面的性能。 该研究利用密度泛函理论提供了深入理解N/C和H共掺杂对TiO2微观结构和性能的关键见解，为未来的纳米材料设计提供了宝贵的数据支持。