DFT Study on Oxygen-Vacancy Stability in Rutile/Anatase TiO2: Effect of Cationic Substitutions

نویسندگان

  • Hadi Kargar Department of Chemistry, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده مقاله:

In this study, a full-potential density functional theory was used to investigate the effects of Ti substitution by different cations. In both rutile and anatase, Ti atom was replaced by Ce, Au, Sn, Ag, Mo, Nb, Zr, and Y. Phase stability, electronic structure and formation energy of oxygen vacancy were compared for rutile and anatase. The results indicated that substitution of Ce and Zr increases anatase stability through which photocatalytic activity is enhanced. It seems that the cationic capacity and size play a critical role in anatase to rutile phase transition, where with an equi- or higher valence than Ti, larger cations increase the stability of anatase phase. Oxygen vacancy concentration, as a second factor of photocatalytic activity, was also studied by calculating its stability due to the cationic substitution. The data revealed that Au, Ag, Y, Ce and Sn effectively reduce oxygen-vacancy formation energy. Of the studied cations, Au and Ag had maximum reduction in band gap, by creating defect states in the middle of the band gap resulting from the overlaps of these elements d-orbitals and oxygen p-orbitals. Mo and Ce impurities did not have a significant effect on reducing gaps by creating defect states under the conduction band. Finally, Sn impurity also generated defect states in the middle of the gap merely with the lack of oxygen.

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

The simultaneous effect of 3d impurities of transition metals and oxygen vacancy defect on TiO2 anatase and rutile

In this work, the formation of oxygen-vacancy defect in 3d metals-doped TiO2 anatase and rutile structures is first investigated. The systematic calculations of formation energy, crystalline stability, band structure and density of state (DOS) of TiO2 samples of anatase and rutile doped with 3d transition metals with and without oxygen defect is done using FHI-aims as a software package based o...

متن کامل

High-throughput DFT calculations of formation energy, stability and oxygen vacancy formation energy of ABO3 perovskites

ABO3 perovskites are oxide materials that are used for a variety of applications such as solid oxide fuel cells, piezo-, ferro-electricity and water splitting. Due to their remarkable stability with respect to cation substitution, new compounds for such applications potentially await discovery. In this work, we present an exhaustive dataset of formation energies of 5,329 cubic and distorted per...

متن کامل

Oxygen vacancy and hole conduction in amorphous TiO2.

The amorphous titanium dioxide (a-TiO2) has drawn attention recently due to the finding that it holds promise for coating conventional photoelectrodes for corrosion protection while still allowing the holes to transport to the surface. The mechanism of hole conductivity at a level much higher than the edge of the valence band is still a mystery. In this work, an amorphous TiO2 model is obtained...

متن کامل

the effect of consciousness raising (c-r) on the reduction of translational errors: a case study

در دوره های آموزش ترجمه استادان بیشتر سعی دارند دانشجویان را با انواع متون آشنا سازند، درحالی که کمتر به خطاهای مکرر آنان در متن ترجمه شده می پردازند. اهمیت تحقیق حاضر مبنی بر ارتکاب مکرر خطاهای ترجمانی حتی بعد از گذراندن دوره های تخصصی ترجمه از سوی دانشجویان است. هدف از آن تاکید بر خطاهای رایج میان دانشجویان مترجمی و کاهش این خطاها با افزایش آگاهی و هوشیاری دانشجویان از بروز آنها است.از آنجا ک...

15 صفحه اول

the washback effect of discretepoint vs. integrative tests on the retention of content in knowledge tests

در این پایان نامه تاثیر دو نوع تست جزیی نگر و کلی نگر بر به یادسپاری محتوا ارزیابی شده که نتایج نشان دهندهکارایی تستهای کلی نگر بیشتر از سایر آزمونها است

15 صفحه اول

the effect of traffic density on the accident externality from driving the case study of tehran

در این پژوهش به بررسی اثر افزایش ترافیک بر روی تعداد تصادفات پرداخته شده است. به این منظور 30 تقاطع در شهر تهران بطور تصادفی انتخاب گردید و تعداد تصادفات ماهیانه در این تقاطعات در طول سالهای 89-90 از سازمان کنترل ترافیک شهر تهران استخراج گردید و با استفاده از مدل داده های تابلویی و نرم افزار eviews مدل خطی و درجه دوم تخمین زده شد و در نهایت این نتیجه حاصل شد که تقاطعات پر ترافیک تر تعداد تصادفا...

15 صفحه اول

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


عنوان ژورنال

دوره 6  شماره 3

صفحات  547- 563

تاریخ انتشار 2018-09-01

با دنبال کردن یک ژورنال هنگامی که شماره جدید این ژورنال منتشر می شود به شما از طریق ایمیل اطلاع داده می شود.

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023