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

نویسندگان

  • Elahifard, M R Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Ardakan University, Ardakan, Iran
  • Kargar, H Department of Chemistry, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده مقاله:

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 on the density functional theory. The results of this research show that 3d impurities can influence the formation energy of O-vacancy defect noticeably, where all studied dopants except Mn and Zn diminish the formation energy of O-vacancy, leading to a higher activity. Also, among 3d transition matals, only Fe impurity in the presence of O-vacancy shows an inhibitor effect for the transition phase of anatase to rutile. The results of the band structure and DOS also show that the presence of O-vacancy defect in both anatase and rutile phases, in addition to creating occupied defect states under the conduction band, can lead to the appearance of a semiconductor of type n, as well as increasing the original band gap. Also, with O-vacancy, the presence of 3d impurities create defect states shifted to a lower energy from the conduction band to the valance band by increasing the atomic number of impurities. Here, with Fe, Ni, Co and Cu impurities, defect states appear inside the band gap, extending the exciting range of TiO2 photocatalyst to the visible region. The analysis of partial DOS also shows that the 3d orbital of impurities has the main contribution to the defect states.  

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

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

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 increas...

متن کامل

the effect of task complexity on lexical complexity and grammatical accuracy of efl learners’ argumentative writing

بر اساس فرضیه شناخت رابینسون (2001 و 2003 و 2005) و مدل ظرفیت توجه محدود اسکهان (1998)، این تحقیق تاثیر پیچیدگی تکلیف را بر پیچیدگی واژگان و صحت گرامری نوشتار مباحثه ای 60 نفر از دانشجویان زبان انگلیسی بررسی کرد. میزان پیچیدگی تکلیف از طریق فاکتورهای پراکندگی-منابع تعیین شد. همه ی شرکت کنندگان به صورت نیمه تصادفی به یکی از سه گروه: (1) گروه موضوع، (2) گروه موضوع + اندیشه و (3) گروه موضوع + اندی...

15 صفحه اول

effect of seed priming and irrigation regimes on yield,yield components and quality of safflowers cultivars

این مطالعه در سال 1386-87 در آزمایشگاه و مزرعه پژوهشی دانشگاه صنعتی اصفهان به منظور تعیین مناسب ترین تیمار بذری و ارزیابی اثر پرایمینگ بر روی سه رقم گلرنگ تحت سه رژیم آبیاری انجام گرفت. برخی از مطالعات اثرات سودمند پرایمینگ بذر را بر روی گیاهان مختلف بررسی کرده اند اما در حال حاضر اطلاعات کمی در مورد خصوصیات مربوط به جوانه زنی، مراحل نموی، عملکرد و خصوصیات کمی و کیفی بذور تیمار شده ژنوتیپ های م...

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 19  شماره 1

صفحات  19- 30

تاریخ انتشار 2019-06

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

کلمات کلیدی

کلمات کلیدی برای این مقاله ارائه نشده است

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023