光学气敏材料金红石相二氧化钛(110)面吸附CO分子的微观特性机理研究

作     者：朱洪强 冯庆 

作者机构：重庆市光电功能材料重点实验室重庆401331 重庆师范大学光学工程重点实验室重庆400047 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2014年第63卷第13期

页      面：66-73页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070203[理学-原子与分子物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61274128 61106129) 重庆市自然科学基金(批准号:CSTC2013JCYJA0731)资助的课题~~ 

主　　题：光学气敏材料 金红石 CO 密度泛函理论 

摘      要：利用光学气敏材料吸附气体,引起材料光学性质的变化来测量气体成分,是当前气敏传感研究领域的一个热点方向.本文针对光学气敏材料金红石相TiO2(110)表面吸附CO分子的微观特性进行研究,采用基于密度泛函理论(DFT)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了表面的吸附能、电子态密度、光学性质和电荷密度的变化.结果表明:终止于二配位O原子的TiO2(110)面为最稳定表面,该表面吸附CO分子以C端吸附方式最为稳定,且氧空位浓度越高,越有助于对CO分子的吸附,吸附过程为放热.在氧空位浓度为33%时,吸附能达到1.319 eV,吸附后结构趋于更加稳定.表面吸附CO分子后,其实质是表面的氧空位氧化了CO分子,CO分子的电荷向材料表面转移.含有氧空位的表面吸附CO分子后都改善了其在可见光范围内的光学性质,但是氧空位浓度越高,改善其光吸收和反射能力越明显,光学气敏传感特性表现越显著.