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Electronic structures of relaxed BiOX (X=F, Cl, Br, I) photocatalysts

价(化学) 导带 密度泛函理论 半金属 化学 带隙 直接和间接带隙 态密度 价带 过渡金属 热传导 电子结构 原子物理学 凝聚态物理 分子物理学 材料科学 计算化学 物理 催化作用 电子 复合材料 有机化学 量子力学 生物化学
作者
Wen Huang,Qingshan Zhu
出处
期刊:Computational Materials Science [Elsevier BV]
卷期号:43 (4): 1101-1108 被引量:161
标识
DOI:10.1016/j.commatsci.2008.03.005
摘要

For photocatalysts BiOX (X = F, Cl, Br, I), the atomic sites have been relaxed and the electronic structures have been calculated via the density functional theory (DFT) with or without the adoption of Bi 5d states. BiOF exhibits a direct band gap while the other three species present the indirect feature. The consideration of Bi 5d states results in apparent expansion of the gaps, which are closer to the experimental results. The transition positions are almost independent of the incorporation of Bi 5d states, and the conduction-band bottom flattens with the increase in X atomic number. Both O 2p and X np (n = 2, 3, 4 and 5 for X = F, Cl, Br and I, respectively) states dominate the valence-bands while Bi 6p states contribute most to the conduction-bands. The density peak of the localized X np states in the valence-band shifts towards the valence-band top with the increasing X atomic number, along with certain changes in the valence and conduction bandwidths. Atomic and bond populations, as well as the spatial distribution of orbital density have also been investigated.
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