第一性原理研究掺杂及未掺杂(TiO2)3团簇的电子性质

为了研究金属掺杂团簇时带隙的变化趋势,本文用Cr, Mo, V, Nb四种元素掺杂 (TiO2)3团簇,并用密度泛函理论下的广义梯度近似（GGA）方法计算。不同掺杂位置的结果表明最好的掺杂位置是3-配位的钛位置。所有掺杂后(TiO2)3团簇的HOMO-LUMO带隙都要比未掺杂时要小,对应高能区态密度峰值左移0.1eV;HOMO的电子云分布主要占据了氧原子的位置,当掺杂团簇被激发时,电子从末端氧原子位置跃迁到掺杂原子。此外,我们进一步的计算表明Cr和Mo是降低(TiO2)3团簇带隙较好的掺杂元素。为了进一步的研究掺杂(TiO2)3团簇的性质以及它在光催化,清洁能源等方面的应用,还需要我们进行实验和理论相结合的研究。     

金属及非金属元素掺杂(TiO2)12量子环的电子性质的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)的PBE交换关联能函数,研究了新型(TiO2) 12量子团簇环结构.在此结构的基础上,分别采用过渡金属元素Cr、Mo、V、Nb与氧族元素S、Se、Te对其进行掺杂,计算并分析了掺杂前后量子环的几何结构、平均结合能、能级结构及电子云密度分布等属性.计算结果表明:除了Te的掺杂结果有轻微变形外,其它的掺杂结果结构都保持得较好,其中采用V和Nb掺杂的结构最为稳定,平均结合能最高.且所有掺杂结果能隙均有所减小,其中Te的掺杂结果能隙最小,仅为1.12 eV.除此之外,Cr和Mo的掺杂结果能隙也很小,均约为1.2 eV,且结构较为稳定.     

(TiO2)3n（n=1～4）纳米团簇的几何结构和电子性质研究

本文采用广义梯度近似(GGA)方法,对(TiO2)3及增长后的(TiO2)3n(n=1～4)纳米团簇进行了结构优化,计算并分析其几何结构、结合能、能级、态密度以及HOMO-LUMO的电子云密度分布。结果表明:随n增加,(TiO2)3n(n=1～4)纳米团簇结合能、HOMO轨道能量和态密度峰值逐渐增加。当团簇受到激发时,电子从HOMO轨道向LUMO轨道跃迁,同时,悬挂键以及连接键氧原子上的电子向Ti原子转移。