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钒酸铋(BiVO4)是一种很有前途的光催化制氢及光催化降解有机物的候选材料。已经发现BiVO4存在四种相:四方硅酸锆型(T-1),四方白钨矿型(T-2),正交钒铋矿型(O)和单斜β-褐钇铌矿型(M),并且它们表现出明显的能带结构和光学特性。本文运用第一原理计算研究了其结构的稳定性,能带结构和光学特性。结果表明稳定相是具有压力依赖性的,并且OGPa和2GPa下最稳定的相分别是T-1相和T-2相,而在4GPa、6GPa、8GPa下最稳定的相是M相。BiVO4在任何情况下都是间接带隙半导体,并且其带隙值随着压力的增加减小。同时,外部压力可以提高O2p、V3d和Bi6s轨道的杂化,并且带边向较低的能量转移。我们研究了材料的介电函数、光学折射率、吸收系数和反射率,结果发现光学曲线在低能区与随着压力的增加发生了红移,而且尽管T-1相和M相有不同的晶格结构,但它们几乎相同的光学特性。也就是说,通过改变压力可以在一定程度上调节光学特性,这有益于光学应用。进一步地,我们使用第一性原理计算研究了氧空位对单斜相BiVO4结构、电子、弹性和光学特性的影响。结果表明氧空位的BiVO4(Vo-BiVO4)可以稳定地存在,并且带隙由间接向直接过渡。基本上,氧空位可以提高O2p、V3d和Bi6s轨道的杂化并且带边向相低能量转移。结果与上述内容相似,介电函数、折射率、吸收系数、反射率、损失函数和电导率在低的能量范围内发生了红移。因此,氧空位的引入可以在一定程度上调控BiVO4的光学特性,有利于光学应用。最后在本文中,我们还通过第一性原理计算研究了在等静水压和z轴压力下,理想的BiVO4和Vo-BiVO4的弹性常数、结构稳定性、电子特性和光学特性。研究发现虽然理想的BiVO4和Vo-BiVO4的弹性常数由于外部等静水压和z轴压力的变化而发生了改变,但其结构的稳定性不受影响,并且BiVO4在压力下始终都保持间接带隙半导体。对于理想的BiVO4,随着压力的增大O2p、V3d和Bi6s轨道的杂化增强,而对于Vo-BiVO4,O2p、V3d和Bi6p轨道的杂化随着压力的增大而增强。在压力作用下,所有的带边均向更低的能量移动,导致带隙明显减小,光催化性能可以得到改善。理想BiVO4和Vo-BiVO4的光吸收量随着z轴压力的增大而增大,因此,有助于提高理想BiVO4和Vo-BiVO4的可见光吸收。