【摘 要】
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基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了BiOCl{001}的三种不同终端面({001}-1Cl,{001}-BiO和{001}-2Cl)的表面弛豫、能带结构、电子态密度和表面能.计算结果表明:{001}-1Cl,
【机 构】
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太原理工大学化学化工学院; 太原理工大学材料科学与工程学院;
【基金项目】
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国家自然科学基金(批准号:21176168);山西省国际合作项目(批准号:2012081017);太原市科技项目(批准号:120123)~~
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基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了BiOCl{001}的三种不同终端面({001}-1Cl,{001}-BiO和{001}-2Cl)的表面弛豫、能带结构、电子态密度和表面能.计算结果表明:{001}-1Cl,{001}-BiO和{001}-2Cl表面均发生明显弛豫,而在双Cl原子层处的层间距变化较大,但未出现振荡弛豫现象,其中{001}-1Cl表面弛豫较小.与体相BiOCl电子结构相比,BiOCl{001}面具有较窄的带隙宽度,并呈现较强局域性:对于{001}-BiO表面,其导带与价带均往低能方向发生较大移动,并且在导带底部出现表面态;而{001}-2Cl表面的表面态主要出现在价带顶;{001}-1Cl表面的带隙中则无表面态产生;表面态的出现导致{001}-BiO面和{001}-2Cl面带隙明显减小.BiOCl{001}三种终端表面的表面能分析结果表明,{001}-1Cl表面的表面能最小(0.09206J.m-2),结构最稳定,而{001}-BiO表面和{001}-2Cl表面的表面能分别为2.392和2.461J.m-2.理论预测{001}-BiO表面和{001}-2Cl表面具有较高的活性,但在BiOCl晶体生长过程中不易暴露.本文计算结果为实验获得BiOCl高活性面{001}给予了基础理论解释,进一步为BiOCl新型光催化材料的应用研究提供理论指导.
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