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目前,钙钛矿型光催化剂NaTaO3以它特有的结构在光催化领域成为国内外研究的热点,在光催化分解水制氢、光催化降解有机染料、光催化还原CO2制备有机物等方面,向人们展示了比其他半导体光催化材料更诱人的应用前景。然而它的禁带宽度很大,大大降低了太阳能的利用率。采用金属离子对NaTaO3进行掺杂改性是拓展NaTaO3光响应范围的有效途径。本论文利用水热法合成过渡金属Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+掺杂NaTaO3的样品,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-VIS等表征手段,并基于第一性原理对过渡金属掺杂NaTa03的几何结构、能带结构、态密度和分态密度进行了理论计算研究。XRD分析表明Cr3+、Mn2+掺杂NaTa03的衍射峰与纯NaTa03相比向高角度方向发生不同的位移,Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+掺杂NaTa03的衍射峰与纯NaTa03相比向低角度方向发生不同的位移。因此我们可以认为Cr3+、Mn2+、Fe3+、C02+Cu>、Zn2+掺杂到了NaTa03晶格中。XPS分析表明因谱图中分别出现Cr2O3、MnO和CuO的2P1／2,2P3／2电子结合能特征峰,说明Cr3+、Mn2+、Cu2+确实已经掺杂进NaTa03中。FT-IR傅立叶红外光谱分析发现,掺杂过渡金属的NaTa03样品中3436 cm-1和1100 cm"1波数处的吸收峰为样品表面吸附的羟基峰,1636cm-1波数处的吸收峰为样品表面吸附空气中水分子的吸收峰,500-700 cm-1范围的波段为Ta-O的伸缩振动峰。用UV-VIS光谱对过渡金属掺杂NaTa03样品做了光学性质测定,结果显示Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+掺杂之后,NaTa03对光的吸收发生了不同程度的红移,且带隙值随着掺杂浓度的增大而减小。紫外光降解实验表明,掺杂Cr3+、Mn2+浓度为5%的NaTa03样品降解亚甲基蓝效果最好,掺杂Cu2+、Zn2+的NaTaO3样品降解效果最差,而掺杂Fe3+、Co2+的NaTaO3样品降解效果介于中间。使用第一性原理方法计算了以Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Cu2+、Zn2+替换Ta5+形式掺杂NaTaO3的能带结构和态密度。结果表明掺杂Cr3+、Mn2+、Cu2+、Zn2+之后的NaTaO3禁带宽度相对于未掺杂NaTaO3的禁带宽度变小；而掺杂Fe3+、Co2+之后导带越过费米能级,与价带发生重叠,费米能级附近禁带消失,使得掺杂Fe3+、CO2+后的NaTaO3具有金属性质,不利于光催化。综合能带结构和态密度的分析,我们推测Cr3+、Mn2+、Fe3+、CO2+的掺杂会导致NaTaO3光吸收的红移,但Fe3+、CO2+的掺杂会使NaTaO3因具有金属性质而不利光催化；Cu2+、Zn2+的掺杂光吸收红移变化不大或几乎没有红移现象发生且光催化活性较低。