Synergistic Effects of Bi/S Codoping on Visible Light-Activated Anatase TiO2 Photocatalysts from First Principles

锐钛矿 光催化 带隙 密度泛函理论 兴奋剂 可见光谱 杂质 价(化学) 材料科学 费米能级 态密度 吸收边 凝聚态物理 光化学 化学 电子 计算化学 光电子学 物理 催化作用 有机化学 生物化学 量子力学
作者
Run Long,Niall J. English
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:113 (19): 8373-8377 被引量:49
标识
DOI:10.1021/jp900589k
摘要

The electronic properties and photocatalytic activity of S and/or Bi-doped anatase TiO2 are investigated by first-principles density functional theory calculations. For S-doped TiO2, S 3p states locate above the top of the valence band and mix with O 2p states, leading to band gap narrowing. For Bi-doped anatase, the energy levels of the impurity Bi 6s states lie below the bottom of the conduction band while the Fermi level EF lies above the gap states, indicating the gap states are fully occupied. The transition from Bi 6s to Ti 3d states is responsible for a red-shift of the visible light absorption edge. In Bi/S-doped TiO2, both S 3p acceptor states and partially occupied Bi 6s donor states hybridized with S 3p appear simultaneously; this observation suggests that photocatalytic efficiency would be improved significantly due to greater separation of electron−hole pairs. These findings present a reasonable explanation of recent experimental results.
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