【摘 要】
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TiO2的一个重要应用就是作为光催化材料,利用太阳光,将水和空气中的有机物及其它有害物质分解成无害的物质,从而达到保护环境的目的,以及通过光对电子的激发将太阳能转换为电
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TiO2的一个重要应用就是作为光催化材料,利用太阳光,将水和空气中的有机物及其它有害物质分解成无害的物质,从而达到保护环境的目的,以及通过光对电子的激发将太阳能转换为电能,制作新一代的太阳能电池。在TiO2的光催化中,氧空位起着至关重要的作用。本文采用第一性原理计算,研究了金红石相TiO2(110)表面不同氧空位的形成能,并且首次将外加应力用在改变TiO2(110)表面氧空位的形成能上,提出了通过外应力调控TiO2(110)表面氧空位类型的可能性。主要结果如下:
①研究了TiO2(110)表面氧空位对外应力的响应行为,分析了其物理本质。在没有外加应力的情况下,氧空位的形成能随原子层数发生奇偶振荡,本文在结构上给出了振荡的分析。在外应力下,各种类型的氧空位的形成能会发生变化,当外应力到一定程度时,最容易形成的氧空位类型会发生转变。因此,可以通过外加应力来调控TiO2(110)表面氧空位类型。
②研究了具有不同类型氧空位的TiO2(110)表面的弹性性质,提出可以通过调节氧空位的类型和分布来控制材料的弹性性质的设想。这种思想具有普遍适用性,为具有特定弹性性质的材料的设计提供了理论基础。并且,由于具有氧空位的结构的弹性性质决定了这种类型的氧空位对外应力的响应,因此对具有氧空位的结构的弹性性质的研究可以解释①中的响应行为。
③在文章的最后简要总结了TiO2在光催化上的应用,并且首次提出将表面等离子体对光的透射增强应用在光催化设备上的设想。
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