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材料工程  2008, Vol. 0 Issue (1): 76-80    
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TiO2基纳米材料第一性原理计算模拟的研究进展
张向超, 杨华明, 陶秋芬
中南大学, 资源生物学院无机材料系, 长沙, 410083
Development Trends in First-principles Calculation Simulation Study of TiO2-based Nanomaterials
ZHANG Xiang-chao, YANG Hua-ming, TAO Qiu-fen
Department of Inorganic Materials, School of Resources Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China
全文: PDF(946 KB)   HTML()
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摘要 本文在简要介绍了纳米TiO2的基本物理化学性质及实验研究现状的基础上,着重论述了基于密度泛函理论的第一性原理算法对TiO2基纳米材料的微观结构、光催化、掺杂改性等方面进行材料计算、模拟的研究进展,并指出该领域当前研究存在的问题,同时展望了其发展趋势.
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张向超
杨华明
陶秋芬
关键词 二氧化钛纳米材料第一性原理密度泛函理论计算模拟    
Abstract:The nature physics-chemical property and the present experimental investigation of nano-titanium dioxide(TiO2)was briefly introduced.The investigation progress of calculation simulation about the microstructure,photocatalysis and modification of TiO2-based nanomaterials using first-principles calculations based on density functional theory(DFT)had importantly discussed in detail.The problem existed nowadays and the development trends in this field were pointed out.
Key wordstitanium dioxide(TiO2)    nanomaterial    first-principle    density functional theory    calculation simulation
收稿日期: 2007-08-14      出版日期: 2008-01-20
中图分类号:  O641  
  TQ426  
基金资助:国家自然科学基金资助项目(50774095);教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-05-0695);中南大学研究生学位论文创新选题资助项目(1343-76236)
作者简介: 张向超(1979- ),男,博士研究生,主要从事无机功能材料的研究,联系地址:湖南长沙中南大学资源生物学院无机材料系(410083).E-mail:hmyang@mail.csu.edu.cn
引用本文:   
张向超, 杨华明, 陶秋芬. TiO2基纳米材料第一性原理计算模拟的研究进展[J]. 材料工程, 2008, 0(1): 76-80.
ZHANG Xiang-chao, YANG Hua-ming, TAO Qiu-fen. Development Trends in First-principles Calculation Simulation Study of TiO2-based Nanomaterials. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(1): 76-80.
链接本文:  
http://jme.biam.ac.cn/CN/      或      http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2008/V0/I1/76
[1] FUJISHIMA A,HONDA A.Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode[J].Nature,1972,238:37-38.
[2] DIEBOLD U.Structure and properties of TiO2 surfaces:a brief review[J].Appl Phys A-Mater,2003,76(5):681-687.
[3] KOHN W.Nobel lecture:electronic structure of matter-wave functions and density functionals[J].Rev Mod Phys,1999,71:1253-1266.
[4] HOHENBERG P,KOHN W.Inhomogeneous electron gas[J].Phys Rev B,1964,136:864-871.
[5] JANAK J F,MORRUZI L.Ground-state thermomechanical properties of some cubic elements in the local-density formalism[J].Phys Rev B,1975,12:1257-1261.
[6] MO S D,CHING W Y.Electronic and optical properties of threephases of titanium dioxide:rutile,anatase and brookite[J].Phys Rev B,1995,51(19):13023-13032.
[7] SEGALL M D,LINDAN P J.First-principles simulation:ideas,illustrations and the CASTEP code[J].J Phys-condens Mat,2002,14:2717-2744.
[8] SCHWARZ P F,TURRO N J,BOSSMANN S H,et al.A new method to determine generation of hydroxyl radicals in illuminated TiO2 suspensions[J].J Phys Chem B,1997,101:7127-7134.
[9] GLASSFORD K M,CHELIKOWSKY J R.Electronic structure of TiO2:Ru[J].Phys Rev B,1993,47(19):12550-12553.
[10] MUSCAT J,HARRISON N M.The physical and electronic structure of the rutile(001)surface[J].Surf Sci,2000,446:119-127.
[11] CHEN Qiang,CAO Hong-hong.Ab initio calculations of electronic structure of anatase TiO2[J].Chinese Phys,2004,13(12):2121-2125.
[12] NA-PHATTALUNG S,SMITH M F,KIM K,et al.Firstprinciples study of native defects in anatase TiO2[J].Phys Rev B,2006,73:125-205.
[13] SAMBRANO J R,MARTINS J,ANDRES J,et al.Theoretical analysis on TiO2(110)/V surface[J].J Quantum Chem,2001,85(1):44-51.
[14] OSHIKIRI M,BOERO,MYE J,et al.The electronic structures of the thin films of InVO4 and TiO2 by first principles calculations[J].Thin Solid Films,2003,445(2):168-174.
[15] 曹红红,黄海波.对锐钛矿相TiO2的第一原理计算[J].北京航空航天大学学报,2005,31(2):251-254.
[16] JUSTICIA I,ORDEJON P,CANTO G,et al.Designed selfdoped titanium oxide thin films for efficient visible-light potocatalysis[J].Adv Mater,2002,14(19):1399-1402.
[17] ASAHI R,MORIKAWA T,OHWAKI T,et al.Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides[J].Science,2001,293,:269-271.
[18] 龙明策,柴歆烨,周保学,等.不同掺杂二氧化钛的电子和晶体结构与光催化性能的关系[EB/OL].http://www.paper.edu.cn,2006-03-22.
[19] BANDURA A V,SYKES D G,SHAPOVALOV V,et al.Adsorption of water on the TiO2(rutile)(110)surface:a comparison of periodic and embedded cluster calculations[J].J Phys Chem B,2004,108(23):7844-7853.
[20] HARRIS L A,QUONG A A.Molecular chemisorption as the theoretically preferred pathway for water adsorption on ideal rutile TiO2(110)[J].Phys Rev Lett,2004,93(8):086105.
[21] TILOCCA A,SELLONI A.Reaction pathway and free energy barrier for defect-induced water dissociation on the(101)surface of TiO2 anatase[J].J Chem Phys,2003,119(14):7445-7450.
[22] REGO L G C,BATISTA V S.Quantum dynamics simulations of interfacial electron transfer in sensitized TiO2 semiconductors[J].J Am Chem Soc,2003,125(26):7989-7997.
[23] SAMBRANO J R,ANDRES J,BELTRAN A,et al.An ab ini tio study of oxygen vacancies and doping process of Nb and Cr atoms on TiO2(110)surface models[J].J Quantum Chem,1997,65:625-631.
[24] NISHIKAWA T,SHINOHARA Y,NAKAJIMA T,et al.Prospect of activating a photocatalyst by sunlight:a quantum chemical study of isomorphically substituted titania[J].Chem Lett,1999,65:1133-1134.
[25] TSUTOMU U,TETSUYA Y,HISAYOSHI I,et al.Analysis of electronic structure of 3d transition metal-doped TiO2 based on band calculations[J].J Phys Chem Solids,2002,63:1909-1920.
[26] 陈琦丽,唐超群.过渡金属掺杂金红石相TiO2能带结构的第一性原理计算[J].材料科学与工程学报,2006,24(4):514-516.
[27] YAMAKI T,UMEBAYASHI T,SUMITA T,et al.Fluorinedoping in titanium dioxide by ion implantation technique[J].Phys Res B,2003,206:254-258.
[28] GENG W T,KIM K S.Structural,electronic,and magnetic properties of a ferromagnetic semiconductor:Co-doped TiO2 rutile[J].Phys Rev B,2003,68(12):125203.
[29] GIORDANO L,PACCHIONI G,BREDOW.Cu,Ag and Au atoms adsorbed on TiO2(110):cluster and periodic calculations[J].Surf Sci,2001,471:21-23.
[30] WANG Y,HWANG G S.Adsorption of Au atoms on stoichiometric and reduced TiO2(110)rutile surfaces:a first principles study[J].Surf Sci,2003,542(1-2):72-80.
[31] 徐凌,唐超群,戴磊,等.N掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究[J].物理学报,2007,56(2):1048-1053.
[32] 彭丽萍,徐凌,尹建武.N掺杂锐钛矿TiO2光学性能的第一性原理研究[J].物理学报,2007,56(3):1585-1589.
[33] SAMBRANO J R,VASCONCELLOS L A,MARTINS J B L,et al.A theoretical analysis on electronic structure of the(110)surface of TiO2-SnO2 mixed oxide[J].J Mol Struc-Theochem,2003,629:307-314.
[1] 钱伟, 何大平, 李宝文. 石墨烯基电磁屏蔽材料的研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48(7): 14-23.
[2] 谢超, 邢健, 丁玉梅, 王循, 杨卫民, 李好义. 熔体微分电纺回收PP无纺布纳米纤维膜制备及吸油性能[J]. 材料工程, 2020, 48(6): 125-131.
[3] 党阿磊, 方成林, 赵曌, 赵廷凯, 李铁虎, 李昊. 新型二维纳米材料MXene的制备及在储能领域的应用进展[J]. 材料工程, 2020, 48(4): 1-14.
[4] 吴怡芳, 崇少坤, 柳永宁, 郭生武, 白利锋, 张翠萍, 李成山. 碳纳米材料构建高性能锂离子和锂硫电池研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48(4): 25-35.
[5] 李英民, 马鸣檀, 任玉艳, 刘桐宇. 稀土La掺杂Mg2Si的几何结构、弹性性能和电子结构的第一性原理研究[J]. 材料工程, 2020, 48(4): 100-107.
[6] 李贺希, 陈静飞, 卢聪, 屈秀文, 项丰顺. 光催化降解化学毒剂研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48(11): 9-24.
[7] 柏源, 张超智, 孙红旗, 陈斌. 氮、银共掺杂TiO2可见光催化剂的制备及表征[J]. 材料工程, 2020, 48(11): 32-38.
[8] 李涛, 李慧敏, 卢松涛, 吴晓宏. 炭黑/黑色TiO2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 材料工程, 2020, 48(11): 39-45.
[9] 吴胜财, 罗弦, 龙永富, 张露, 徐本军, 黄润. 二氧化硅掺杂对二氧化钛晶型转变机理的影响[J]. 材料工程, 2020, 48(11): 99-107.
[10] 武延泽, 王敏, 李锦丽, 赵有璟, 王怀有, 魏明. 纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48(1): 10-18.
[11] 刘香军, 杨吉春, 贾桂霄, 杨昌桥, 蔡长焜. 金属元素掺杂α-Fe(N)体系的电子结构及力学性能的第一性原理计算[J]. 材料工程, 2019, 47(9): 72-77.
[12] 刘琳, 李莹, 鄂涛, 杨姝宜, 姜志刚, 许丽岩, 张天琪. 球状纳米二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及导电性能[J]. 材料工程, 2019, 47(8): 97-102.
[13] 王循, 丁玉梅, 余韶阳, 杜琳, 杨卫民, 李好义, 陈明军. 熔体微分电纺PLA/OMMT可降解纳米纤维膜制备及污染处理[J]. 材料工程, 2019, 47(7): 99-105.
[14] 朱刚兵, 张得鹏, 钱俊娟. 二硫化钼基纳米材料在电化学传感/析氢领域的研究进展[J]. 材料工程, 2019, 47(6): 20-33.
[15] 卢子龙, 安立宝, 刘扬. 不同浓度硼掺杂石墨烯吸附多层金原子的第一性原理研究[J]. 材料工程, 2019, 47(4): 64-70.
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