Gd掺杂锐钛矿型二氧化钛的第一性原理研究

魏志钢^1,2，潘湛昌¹，徐阁¹，文梦葵¹，邹燕娣¹，钟雪春¹

1. 广东工业大学轻工化工学院2. 吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室

摘 要：采用基于密度泛函理论（DFT）平面波超软赝势方法并选择GGA水平上的PW91相关能泛函,模拟计算了Gd掺杂前后锐钛矿型TiO2的几何结构、能带结构、态密度和光吸收系数,并与实验结果进行比较。结果表明:Gd掺杂锐钛矿型TiO2晶体后,对称性不变,晶格常数变大,价带顶部主要由O-2p和Gd-4f轨道上的电子共同构成,导带底部主要由Ti-3d轨道上的电子构成;主要由于价带上移使得禁带宽度（Eg）变小,TiO2吸收带边红移,可见光区的光吸收强度增加。可见,Gd掺杂有助于提高TiO2催化剂的光催化活性,扩展其光响应范围。

关键词：Gd掺杂TiO2;密度泛函理论;电子结构;光学性质;